Topraklama – 2
 | Topraklama – 2 |
2.Topraklama Çeşitleri
2.1 Koruma Topraklaması
İnsanları tehlikeli dokunma gerilimlerine karşı korumak için elektrikli cihazların aktif olmayan kısımlarının yani kapak, gövde, şase gibi kısımlarının uygun malzemelerle topraklanmasıdır.
Yukarıda da yazıldığı gibi elektrikli cihazların aktif olmayan bölümleri, doğru şekilde toprak içine yapılmış olan bir topraklama düzenine bir iletken ile bağlanarak koruma topraklaması elde edilir. Burada uygulanan yöntem ile, hata halinde, insan vücudu üzerinden geçecek akımı olduğunca küçük tutmak (hiç bir zaman sıfır olmaz) ve bu arada sistemdeki koruma cihazlarının çalışmasını sağlayarak arızalı kısmın, yada tüm sistemin hızla devre dışı kalmasını sağlamaktır.
2.2 İşletme Topraklaması
Alçak gerilim şebekelerinde, yıldız bağlı transformatörlerin sıfır noktalarının, doğru akım tesislerinde bir kutbun veya sıfır volt iletkeninin yani aktif olan bölümlerin topraklanması ile yapılır. Böylece sistemde, toprak ile sistem arasında oluşacak gerilimin belirli değerleri aşmamasına çalışılır. Orta ve yüksek gerilim şebekelerinde işletme topraklaması ülkelerin yönetmeliklerine göre değişmektedir. Ülkemizde Orta gerilim şebekeleri omik, endüktif yada kapasitif yolla topraklanmaktadır. Yüksek gerilim şebekelerinin ise direkt olarak topraklanması yoluna gidilmektedir.
2.3 Fonksiyon Topraklaması
Bir iletişim tesisinin veya bir işletme elemanının istenen fonksiyonu yerine getirmesi için yapılan topraklamadır. Yıldırım etkilerine karşı koruma, raylı sistem topraklaması, zayıf akım cihazlarının topraklanması fonksiyon topraklamasına birer örnektir.
3. Alçak Gerilim Tesislerinde Topraklama
Bundan sonra vereceğimiz örnek ve tavsiyeler genellikle ev ve işletmelerimizde kullandığımız voltajlar seviyesinde olacaktır.
3.1 Topraklama kullanılan malzemeler
Topraklama sistemlerinde kullanılan malzemelerin bir kısmı toprak altında kaldığı için genellikle fazlaca özen gösterilmez. Fakat topraklamanın ana yapısı toprak altında olduğu için gerek malzeme seçimine gerek doğru kullanımına gerekse imalatın düzgün ve doğru yapılmasına dikkat edilmelidir.
Galvanizli şerit
Adından da anlaşılacağı gibi galvanizli sac dan yapılır. Galvanizli olmasının sebebi daha geç paslanma özelliğinin sağlanması içindir. Genellikle yüzeye yakın topraklama sitemlerinde yatay olarak serilerek kullanılır. Dikdörtgen, yıldız gibi çeşitli formlarda olabilir. Temeli derin olmayan yapıların temel topraklaması oalrak da kullanılr. Birleşme noktalarının kaynaklı olarak yapılması tercih edilir.
Sivri uçlu topraklama çubuğu
Boyları 1mt ile 3.5mt, çapları 1cm ile 2 cm arası olabiliyor.
Çubuklar çelik olup üzerleri bakır kaplıdır. Birden çok çubuk kullanılması durumunda çubuklar arsı mesafe çubuk boyunun 2 katı olmalıdır. En çok kullanılan topraklama elemanıdır.
Topraklama elektrodu
70x70cm ile 1000cmx1500cm arası olabiliyor. Kalınlıkları 1mm ile 3mm arası olabiliyor.
Üst kenarı zeminin en az 1mt altında yada daha derinde olmalıdır. Birden fazla levha kullanılması durumunda levgalar arası mesafe en az 3mt olmalıdır.
En çok kullanılan yukarıdaki üç malzeme haricinde çaşitli profillerde malzemelerde kullanılmaktadır.
Ara bağlanı iletgeni olarak;
10-300mm2 aralığıda örgülü çıplak bakır iletgen kullanılıyor.
1-95mm2 arası dolgu bakır iletgen
6mm2 – 240mm2 arası NYAF izoleli bakır iletgenler kullanılyor.
Bu iletgenlerden başka özellikler hareketli materyalleri bağlamak için şerit şeklinde örgülü bakır iletgenlerde kullanılmaktadır.
Kimyasal Toprak:
Bazı durumlarda toprağın geçirgenliği iyi olmayabilir. Bu durumda toprak iletkeninin (Çubuk/Çıplak Kablo gibi) bulunduğu yerler GEM tozu (Ground Enhancement Material) kullanılır. Bu kimyasal tozun zamanla (yağmur vs gibi) etkisi kaybolabilir. Başka bir yöntemde kimyasal kısmı yenilenebilir topraklamadır.
3.2 Yapım teknikleri
Bir topraklama sitemini hesaplamak oldukça karmaşık bir işlemdir. Hesaplamada Swartz yöntemi oldukça başarılı olarak kullanılır. Bir topraklama sisteminde topraklamanın yapıldığı toprağın özelliği çok önemlidir. Toprağın yapısına göre iletgenliği, öz direnci değişgenlik gösterir.
Toprak Cinsi Toprak Özdirenci ρE (Ω.m)
Bataklık: 5-40
Çamur, kil, humus: 20-200
Kum: 200-2500
Çakıl: 2000-3000
Havanın etkisiyle dağılmış taş: Çoğunlukla < 1000
Kumtaşı: 2000-3000
Granit: ı50000
Buzultaş: ı30000
Alternatif akım frekanslarında toprak özdirenci (sık ölçülen değerler)
İşletme topraklaması enerji sağlayan trafo merkezleri gibi yapıları ilgilendirmektedir. Evlerimizde ve işyerlerimizde Koruma ve Fonksiyon topraklaması kullanılmaktadır. Bizim asıl konumuz olan Koruma ve Fonksiyon topraklaması için farkı yöntemler uygulanabilir. Örnegin bazı durumlarda yıldırım topraklaması koruma topraklaması ile en dip noktada birleştirilmesi önerilirken bazı durumlarda ayrıca yapılması istenebilir. İyi yapılmış bir topraklama sisteminde Koruma ve Fonsiyon topraklama sistemlerinin uygun şekilde birleştirilmesi genel toprak direncini daha aşağı çekeceği ve eşpotansiyel sağlayacağı için yararlı olur.
Topraklama aynı zamanda yıldırım akımının toprağa giden ve orada dağılmasını sağlayan bina dış yıldırımdan koruma sisteminin bir parçasıdır. Yıldırım akımının tehlikeli düzeyde aşırı akımlar oluşturmadan eşit bir şekilde dağıtılmasındaki en önemli kriter tesisatın şekli ve boyutlarındadır.
Genel olarak üç tip topraklama ayrı ayrı yada birleşik olarak kullanılabilir.
Derin topraklama:
Bir derin topraklayıcı, genel itibariyle dikey ve derin olarak toprak altına gömülen bir topraklayıcıdır. Tekli topraklayıcı olarak binanın temelinden 1mt lik bir mesafede bulunan 9mt lik bir uzunluğa sahip bir çubuk kullanılır. Toprağın yapısına bağlı olarak çubuk elle, hilti yada pünomatik çekiç kullanılarak çakılır. Çubuk uzunluğunu birbirine paralel olarak eşit uzunlukta çubuklara bölmek mümkündür. -Genel olarak 3 çubuk kullanılır.
Bu tür topraklamayı binanın içinde veya dışında bir halka (ring) topraklama ile bir topraklama barası aracılığı ile bağlamak gerekir.
Derin topraklamada 2cm çapında 3mt uzunluğunda topraklama çubukları ile 95mm2 kesitinde çıplak bakır örgülü bakır kablo kullanılır. Ek yerlerinde civata ile bağlama yerine cadweld kaynak tercih edilmelidir.
Halka topraklayıcı:
Halka topraklayıcı binanın dışında, kapalı bir halka şeklinde bina temelinden 1mt kadar uzakta ve en az 0,5mt derinlikte olacak şekilde yapılır. Bu topraklayıcıda 30×3,5mm çinko kaplamalı şerit kullanılır. Topraklama direncinin yeterli olmadığı durumlarda çinko kaplamalı şerit yerine 95mm2 örgülü bakır tel ile en az hesaplanan saıda bakır kaplı çubuk kullanılır. Bu durmda daha iyi sonuçlar elde edilmektedir. Topraklama direnci 1ohm yada daha az seviyelere iner.
Temel topraklayıcı:
Bir temel topraklayıcı bir binanın beton temeline gömülmüş olan topraklayıcıdır. Yıldırımda koruyucu olarada işlev görebilmesi için deşarj üniteleri ile yapılacak bağlantılar için gerekli bağlantı pabuçları temel içinden dışarı çıkartılmalıdır. Bu topraklamda da 30x35mm çinko kaplamalı şerit kullanılmalı. Şerit en az 3mt de bir inşaat demirlerine kaynatılmalıdır. Şeritlerin bina büyüklüğüne göre çoğalabilir.
Potansiyel dengeleyici:
Bir yıldırım düşmesi halinde, yıldırımla gelen enerjinin büyüklüğünden dolayı enerji saçılımları olabilir. Bunu bina içinde çeşitli metal aksamlara atlamalar olarak görebiliriz. Bu durumu ortadan kaldırmak için bütün metal aksamlar uygun bir şekilde (bara vs) topraklama sistemine bağlanması gerekir. Örnek olarak metal bir kapı çerçevesi ve bağlı kapı metalse onunda topraklanması gerekir. Buna eşpotansiyel yada potansiyel dengeleme denir. Potansiyel dengeleme barası zemine en yakın yerde, bodrum katlarda yapılır. Potansiyel dengeleme özellikle IT cihazlar için önemlidir. Bazı durumlarda, örneğin sanayi tesislerinde koruma topraklaması üzerinde çok sayıda güçlü elektrikli cihaz olabilir (motorlar, vs). Bu cihazlarda olabilecek elektrik sızıntıları toprak üzerinde bir gürültü oluşturabilir. Bu gürültünün voltaj büyüklüğü bazı IT cihazlarında istenmeyebilir. Böyle topraklar "Kirli Toprak" olarak anılır. IT cihazları için de ayrıca bir topraklama yapmak gerekebilir. Bu durumda IT toprağı yani "Temiz Toprak" diğer topraklarla bağlı olmayacak yani potansiyel dengeleme olmayacaktır. Böyle bir sisteme yıldırım düştüğünde saçılan enerji IT cihazlar üzerinde hasar yaratabilir. Bu durumu ortadan kaldırmak için IT toprağından çekilen bir kablo koruma toprağı eşpotansiyel barasının yanındaki bir baraya taşınır. Her iki bara arası uygun güçte gaz boşalmalı koruyucu yada MOV ile birleştirilir. Bir yıldırım düşmesi halinde bu koruyucu yıldırımın enerjisi sönene kadar tüm sistemi potansiyel olarak dengeler.
Topraklama Direncinin Ölçülmesi:
Topraklama direncini ölçmek için MEGER cihazı kullanılır. Meger ile üç farklı noktada bağlantılar yapılarak kolayca ölçme yapmak mümkündür. Meger biraz yüksekçe voltaj kullandığı için ölçme sırasında bağlantı problarına dokunmamak lazımdır.
Ölçülen değer ne kadar küçük olursa o kadar iyi topraklama olduğunu gösterir. Hassas elektronik sistemlerin bulunduğu yerlerde 1 ohm altında olması tercih edilir.
