Düşük gerilim devre kesicileri ve sigortaların, aşırı yük veya kısa devre gibi durumlarda devreyi korumak için aşırı akıma karşı tasarlandığı bilinmektedir. İstatistiklere göre, alçak gerilim tesisatlarındaki en sık karşılaşılan arıza türü toprak arızalarıdır. Ancak, toprak arızaları sırasında akan akımın büyüklüğü, her zaman aşırı akım koruma cihazlarının devreye girmesi için yeterli olmayabilir. Bu durum, özellikle topraklama sisteminin direnci yüksek olduğu veya toprak arızasının büyüklüğü düşük olduğu senaryolarda sıklıkla gözlemlenir.
Aşırı akım koruma cihazları (sigortalar, devre kesiciler vb.), devrelerde oluşan aşırı akımları tespit ederek devreyi keserek ekipmanları ve insanları koruma amaçlı kullanılır. Ancak, bir kişinin canlı bir iletkene doğrudan temas etmesi durumunda, cihazların çalışmayabileceği önemli bir durumdur. Bunun nedeni, insan vücudundan toprağa akan akımın, genellikle bu cihazların devreye girmesi için gereken akım değerinin altında kalmasıdır. Bu durum, düşük empedanslı bir topraklama sistemi veya arıza akımının küçük olması gibi durumlarda sıklıkla gözlemlenir. Bu, elektrik çarpması riskini ortadan kaldırmadığı gibi, hatta ölümcül sonuçlara yol açabilecek şiddette elektrik çarpmalarına neden olabilir.
Bu iki sorun, toprak kaçağı koruma cihazlarının kullanımıyla ortadan kaldırılabilir.
Toprak kaçağı tespiti için kullanılan iki temel cihaz türü bulunmaktadır: gerilim esaslı cihazlar ve akım esaslı cihazlar. Gerilim esaslı cihazlar, toprak ile nötr hat arasındaki gerilim farkını ölçerek toprak kaçaklarını tespit eder. Akım esaslı cihazlar ise faz ve nötr hatlardaki akım farkını ölçerek kaçak akımı belirler. Her iki cihaz türü de farklı çalışma prensiplerine sahip olmakla birlikte, ortak amaçları elektrik tesisatındaki toprak kaçaklarını tespit etmek ve böylece elektrik çarpması riskini azaltmaktır.
Eskiden topraklama sistemlerinde kullanılan gerilim esaslı topraklama arıza tespit cihazları, topraklama iletkeni ile yardımcı toprak elektrodu arasına seri bağlanmış bir bobin içerirdi. Bu bobin, tesisattaki metal kısımlarda toprak potansiyeline göre bir gerilim artışı olduğunda bir sinyal üretirdi. Bu sinyal, bir devre kesiciyi tetikleyerek potansiyel bir toprak arızasını kesintiye uğratırdı. Ancak, günümüzde bu tür cihazlar, daha hassas ve güvenilir olan akım esaslı cihazlarla büyük ölçüde yer değiştirmiştir.
Akım esaslı topraklama arıza tespit cihazları, Şekil 1'de tek fazlı bir sistem için gösterildiği gibi, faz ve nötr iletkenlerdeki akımların sürekli olarak karşılaştırılması prensibine dayanır. Normal çalışma koşullarında, faz iletkeninden (Iph) geçen akım, nötr iletkenden (In) geçen akıma eşittir. Ancak, bir toprak arızası meydana geldiğinde bu eşitlik bozulur ve cihaz bu farkı tespit ederek devreyi keser.
Toprak arızası durumunda, bir kısım elektrik akımı (Ief) normal devre yolu yerine toprak üzerinden kaynağa geri dönmeye çalışacaktır. Bu durum, faz ve nötr iletkenlerdeki akım değerlerinin eşit olmamasına yol açarak, sistemde bir akım dengesizliği yaratır.
Şekil 1 – Basit devrede tek fazlı RCD Devresi
Faz ve nötr iletkenlerinden geçen akımların dengesizliği, genellikle bir çekirdek tip denge transformatörü kullanılarak ölçülür. Akımdaki herhangi bir dengesizlik, transformatörün manyetik devresinde bir akı üretir. Bu akı, algılama bobininde bir gerilim indükleyecek ve bu gerilim önceden belirlenmiş bir eşik değeri aşarsa, tetikleme bobini devreye girerek ilgili koruma mekanizmalarını çalıştıracaktır.
Bir artık akım koruma cihazının (RCD) tetiklenmesi için gerekli akım dengesizliği, yani nominal artık çalışma akımı, uygulamaya göre farklılık gösterir. Ancak, elektrik çarpmasına karşı güvenli bir koruma sağlamak için, RCD'lerin nominal artık çalışma akımı 30 mA'yı geçmemeli ve 150 mA gibi daha yüksek bir akım değerinde çalıştırıldıklarında ise, cihazın açma süresi 40 milisaniyeyi aşmamalıdır.
Modern tüketici ünitelerinin çoğunda, prizlere enerji veren devrelerde, toprak kaçağı koruması sağlayan entegre bir artık akım koruma cihazı (RCD) bulunmaktadır. Bu cihazlar, tek fazlı sistemlerle sınırlı kalmayıp, çok fazlı sistemlerde de kullanılmaktadır
Şekil 2'de görüldüğü gibi, üç fazlı bir motorun beslendiği dağıtım panosunda, dolaylı temasa karşı koruma sağlamak amacıyla üç fazlı bir artık akım koruma cihazı (RCD) kullanılmıştır. Bu tip uygulamalarda, RCD'nin nominal artık çalışma akımı genellikle 500 mA olarak ayarlanır.
Artık akım koruma cihazları (RCD), minyatür devre kesiciler (MCB) ve kalıplanmış kasa devre kesiciler (MCCB) gibi aşırı akım koruma cihazlarına ek olarak kullanılır. RCD ve MCB'nin işlevlerini bir arada sunan, aşırı akım cihazlı artık akım kesici (RCBO) adı verilen hibrit cihazlar da mevcuttur.
Toprak kaçağı tespit tekniği düşük voltajlı sistemlerle sınırlı değildir.
Şekil 2 - Üç fazlı RCD Devresi
Yüksek gerilim sistemlerinde topraklama hatalarını tespit etmek için çeşitli yöntemler kullanılır. Bu yöntemlerden biri denge yöntemidir. Ancak, başka bir yöntem olarak besleme noktasındaki topraklama iletkeninden geçen akımı ölçmek için akım trafoları da kullanılır. Bu akımın belirli bir değeri aşması durumunda devre kesici devreye girerek sistemi güvenli bir şekilde kapatır.
Düşük gerilim kaynaklarındaki her kaçak akım devre kesicisinin, basıldığında transformatörden geçen faz ve nötr iletkenler arasında kasıtlı bir dengesizlik yaratan bir test düğmesi bulunur. Bu sayede, devre kesicinin tetikleme mekanizmasının çalışıp çalışmadığı kontrol edilir. Ancak bu test, kaçak akımın büyüklüğünü veya devre kesicinin ne kadar sürede devreye gireceğini doğru olarak ölçmek için yeterli değildir. Bu amaç için özel olarak tasarlanmış test ekipmanları kullanılması gerekmektedir.
Kaçak akım devre kesicilerinin (RCD) düzenli olarak test edilmesi, elektrik güvenliği için kritik öneme sahiptir. RCD'ler hassas cihazlardır ve zamanla arızalanabilirler. Bu arızaların en yaygın türlerinden biri, kontakların kapalı kalmasına rağmen cihazın çalışmayı durdurmasıdır. Bu durum, elektrik çarpması riskini artırdığından, RCD'lerin test düğmesiyle periyodik olarak kontrol edilmesi gerekmektedir.
RCD'lerin, doğrudan temas sonucu oluşabilecek elektrik çarpmalarına karşı tek başına yeterli bir koruma sağlamadığı unutulmamalıdır. Bunun temel nedenlerinden biri, RCD'nin devreye girmesi için insan vücudundan minimum 30 mA'lık bir akımın geçmesi gerekliliğidir. Bu değer, bazı durumlarda ölümcül olabilecek yaralanmalara yol açabilecek kadar uzun bir sürede gerçekleşebilir.
Bu seviyedeki elektrik akımı, kasların istemsiz olarak kasılmasına neden olacak kadar yüksektir. Bu durum, kalp ritminin bozulması gibi ciddi elektriksel yaralanmaları önleyebilirken, kasların aniden kasılması sonucu kişinin dengesini kaybetmesi veya cisimlere çarpması gibi mekanik yaralanmalara yol açabilir.
İşyeri Elektrik Yönetmeliği, çalışanların elektrik çarpması gibi kazalardan korunmasını amaçlar. Kaçak akım devre kesicileri (RCD) doğrudan temas sonucu oluşan elektrik çarpmalarına karşı tam koruma sağlamasa da, elektrik güvenliği sistemlerinin önemli bir bileşenidir. Bu nedenle, RCD'ler tek başına yeterli olmasa da, elektriksel güvenliği artırıcı diğer önlemlerle birlikte kullanıldığında işyerinde elektriksel güvenliği önemli ölçüde iyileştirir.
RCD kullanımının zorunlu olduğu belirli koşullar mevcuttur. Bu koşullar aşağıdaki gibi sıralanabilir:
TT tesisatlarındaki priz devrelerinde;
Prizin dış mekan ekipmanlarına güç sağlamak için kullanılacağının öngörülebildiği priz devrelerinde;
Örneğin suyun varlığı nedeniyle artan bir riskin olduğu durumlarda. Buna basınçlı yıkayıcılara giden güç kaynakları da dahildir;
240 V el aletleri ve elektrikli aletlerin kullanıldığı yerlerde. Özellikle şantiyeler ve atölyeler gibi çalışma ortamlarında,
Toprak referanslı iletkenlerin açığa çıkabileceği test alanlarında.
TT tesisatlarında, dış ortam koşullarına maruz kalan ekipmanlara güç sağlayan priz devreleri, suyun varlığı nedeniyle risk taşıyan ortamlarda (örneğin basınçlı yıkama sistemleri) ve 240V'luk el aletlerinin kullanıldığı alanlarda (şantiye, atölye gibi) kaçak akım riski daha yüksektir. Özellikle toprakla temas eden iletkenlerin bulunduğu test ortamlarında bu risk artar.
Radyo frekans ekipmanları gibi birçok elektrikli cihaz, normal çalışma sırasında toprağa doğru küçük miktarlarda elektrik akımı sızdırır. Büyük sistemlerde bu küçük sızıntılar bir araya geldiğinde, koruyucu iletkenlerde önemli ölçüde toprak kaçak akımı oluşabilir.
Bu tip tesisatlarda, başlangıç noktasına (orijin) yerleştirilen 30 mA'lık bir kaçak akım devre kesicisi (RCD), sürekli olarak devreye girme eğilimi gösterebilir. Bu nedenle, RCD'lerin yüklerin daha yakınında konumlandırılması daha uygun olacaktır.
Birden fazla kaçak akım devre kesicisinin (RCD) seri olarak bağlanması durumunda, aralarında seçicilik sağlamak için zaman geciktirme mekanizmaları kullanılabilir. Bu sayede, besleme noktasına en yakın olan RCD, daha uzun bir süre bekleyerek diğer RCD'lerin önce devreye girmesini sağlayabilir.
Referans Kaynak: | Electrical Safety and the Law by Ken Oldham Smith |
Format: | PDF ve Basılı Kopya |
Boyut: | 25 MB |
Sayfa: | 384 |
Satın almak için: |
Comentários