Bir elektrik trafo merkezi, bir güç sisteminde kritik bir kaynaktır. Bir trafo merkezinin güvenli çalışması, uygun şekilde tasarlanmış ve kurulmuş bir topraklama sistemi gerektirir. İyi tasarlanmış bir topraklama sistemi, trafo merkezinin tüm hizmet ömrü boyunca güvenilir performans göstermesini sağlayacaktır.
Peki iyi topraklama trafo merkezinin güvenilirliğini nasıl artırır?
Yeterince düşük empedansa sahip iyi topraklama yolu, arızaların hızlı bir şekilde temizlenmesini sağlar. Sistemde uzun süre kalan bir arıza, güç sistemi kararlılığı da dahil olmak üzere birçok soruna neden olabilir. Daha hızlı temizleme böylece genel güvenilirliği artırır. Aynı zamanda güvenliği de sağlar.
Ekipmandaki bir toprak arızası, metalik mahfaza potansiyelinin 'gerçek' toprak potansiyelinin üzerine çıkmasına neden olur. Yanlış topraklama daha yüksek bir potansiyele neden olur ve ayrıca arızanın geç temizlenmesine neden olur (yetersiz akım akışı nedeniyle).
Bu kombinasyon aslında güvensizdir çünkü muhafazayla temas eden herhangi bir kişi daha uzun süre daha yüksek potansiyellere maruz kalır.
Bu nedenle, trafo merkezinin güvenilirliği ve güvenliği, iyi bir topraklama şemasıyla mümkün olduğunca 'yerleşik' olmalıdır; bu da daha hızlı arıza giderme ve düşük muhafaza potansiyeli artışı sağlayacaktır.
Uygun Topraklamanın Sağlanması İçin Atılması Gereken Adımlar
Aşağıdaki adımlar uygulamaya konulduğunda güvenilir, emniyetli ve sorunsuz bir trafo topraklama sistemi sağlayacaktır:
1. Öngörülen Arızalar İçin İletkenlerin Boyutu
İletkenler, beklenen arızaları kaynaşmadan (erimeden) giderebilecek kadar büyük olmalıdır. Tasarım hesaplamalarında arıza süresinin uygun şekilde kullanılmaması, iletkenlerin erimesi riskinin yüksek olmasını sağlar. İletken boyutunun seçimini iki husus belirler: birincisi iletken boyunca akacak olan arıza akımı ve ikincisi ise akabileceği süredir.
Arıza akımı toprak arıza döngüsünün empedansına bağlıdır. Akım akış zamanına, arızayı gidermek için çalışacak koruyucu rölelerin/devre kesici cihazların ayarıyla karar verilir.
IEEE 80, küçük trafo merkezlerinin tasarımı için 3,0 saniyelik bir sürenin kullanılmasını önerir. Bu süre aynı zamanda çoğu şalt cihazının kısa süreli derecesine eşittir.
Geri dön 🔝
2. Doğru Bağlantıları Kullanmak
İletkenler ile ana ızgara arasındaki ve ızgara ile topraklama çubukları arasındaki bağlantıların, toprağa giden kalıcı bir düşük dirençli yolun korunmasında iletkenlerin kendileri kadar önemli olduğu çok açıktır.Buradaki temel sorunlar şunlardır:
İletkenin kendi yolunda topraklama ızgarası ve topraklama çubuğu ile bağlantısı için kullanılan bağ türü
Bir bağlantının dayanabileceği sıcaklık sınırları.
En sık kullanılan topraklama bağlantıları mekanik basınçlı tip (cıvatalı, sıkıştırmalı ve kama tipi yapıyı içerecektir) ve ekzotermik kaynaklı tiptir.
Basınç tipi bağlantılar, sıkılmış bir cıvata somunu aracılığıyla veya hidrolik veya mekanik basınç kullanılarak kıvrılarak iletken ile konnektör arasında mekanik bir bağ oluşturur. Bu bağlantı ya iletkenleri yerinde tutar ya da onları bir arada sıkıştırarak açıkta kalan iletken şeritlerle yüzeyden yüzeye temas sağlar.
Öte yandan, ekzotermik işlem, iletkenin tüm telleri arasında moleküler bir bağ oluşturmak için iletken uçlarını bir araya getirir.
Sıcaklık sınırları, IEEE 80 ve IEEE 837 gibi standartlarda, her tipte normal olarak elde edilebilen bağlantı direncine dayalı olarak farklı bağlantı türleri için belirtilmiştir. Arıza akımlarının akışı sırasında bu sıcaklıkların aşılması, bağlantının hasar görmesine ve bağlantı direncinin artmasına, dolayısıyla daha fazla ısınmaya neden olabilir.
Bağlantı eninde sonunda başarısız olacak ve topraklama sisteminin bozulmasına ya da toprak referansının tamamen kaybedilmesine yol açarak feci sonuçlar doğuracaktır.
Geri dön 🔝
3. Topraklama Çubuğu Seçimi
Kaynağın ve yükün uzun havai hatlar aracılığıyla bağlandığı OG ve YG trafo merkezlerinde, genellikle toprak arıza akımının metalik bir yolu olmadığı ve toprak kütlesi (toprak) boyunca akması gerektiği görülür. Bu, hem kaynak hem de yük tarafındaki trafo merkezlerinin toprak çubuklarının bu akımı ana kütleye veya ana kütleden taşıması gerektiği anlamına gelir.
Topraklama çubuğu sistemi bu akımı taşıyabilecek yeterlilikte olmalı ve topraklama sisteminin toprak direnci önem kazanmaktadır.
Topraklama çubuklarının uzunluğu, sayısı ve yerleşimi, toprağa giden yolun direncini etkiler. Topraklama çubuğunun uzunluğunun iki katına çıkarılması, üniform toprak koşullarında direnci %45 oranında azaltır. Genellikle toprak koşulları tekdüze değildir ve topraklama çubuğu direncini uygun cihazlarla ölçerek doğru veriler elde etmek hayati önem taşır.
Maksimum verim için topraklama çubukları birbirine çubuğun uzunluğundan daha yakın yerleştirilmemelidir. Normalde bu 10 ft'tir (3 m). Her çubuk çevresinde elektromanyetik bir kabuk oluşturur ve çubuklar çok yakın olduğunda kabukların toprak akımları birbirine karışır.
Çubuk sayısı arttıkça toprak direncindeki azalmanın ters orantılı olmadığına dikkat edilmelidir. Yirmi çubuk, tek bir çubuğun direncinin 1/20'sine yol açmaz, ancak onu yalnızca 1/10'luk bir faktörle azaltır.
Ekonomik nedenlerden dolayı çubuklar arasındaki maksimum mesafenin bir sınırı vardır.
Normalde bu sınır 6 m olarak alınır. 6 m'nin üzerinde, çubukları bağlamak için gereken ilave iletkenin maliyeti, tasarımı ekonomik açıdan çekici kılmaktadır.
Bazı durumlarda, trafo merkezi yerleşimi gerekli alana sahip olmayabilir ve gerekli alanın elde edilmesi önemli miktarda masraf gerektirebilir. 30 m'lik merkezlerde birbirine bağlı dört çubuk, bir çubuk üzerindeki direnci %94 azaltacaktır ancak en az 120 m iletken gerektirir.
Öte yandan, 6 m aralıklarla yerleştirilen dört çubuk, bir çubuğa göre direnci %81 azaltacak ve yalnızca 24 m iletken kullanacaktır.
Geri dön 🔝
4. Topraklama Hazırlığı
Trafo merkezi topraklama sistemi tasarımında toprak direnci önemli bir husustur. Direnç ne kadar düşük olursa, iyi bir toprak direnci elde etmek o kadar kolay olur.
Toprak direncinin yüksek olduğu ve don tehlikesi olan (ki bu da toprak direncinin kat kat artmasına neden olur) alanların özel olarak dikkate alınması gerekir. Yıllık hava durumu döngüsü sırasında en yüksek zemin direnci tasarımın temelini oluşturmalıdır çünkü aynı toprak kuru havalarda zemindeki nem yüzdesinin çok düşük olduğu durumlarda çok daha yüksek dirence sahip olacaktır.
Bu sorunu çözmeye yönelik bir yaklaşım, yüzey ikliminden etkilenmeyecek kadar derin toprak bölgesiyle temas halinde olacak şekilde derinden çakılan topraklama çubukları kullanmaktır.
Diğer yaklaşım ise topraklama çubuğunun etrafındaki toprağın atmosferik/toprak nemini absorbe etme kapasitesine sahip kimyasal maddelerle işlenmesidir.
Kimyasal çubukların kullanılması böyle bir çözümdür.
Geri dön 🔝
5. Adım ve Dokunma Potansiyellerine Dikkat Etmek
Bir trafo merkezinde adım ve dokunma potansiyelinin güvenli değerlerle sınırlandırılması, personel güvenliği açısından hayati öneme sahiptir.
Adım potansiyeli, bir kişinin ayakları arasındaki voltaj farkıdır ve bir arızanın toprağa girdiği noktada topraktaki voltaj gradyanından kaynaklanır. Potansiyel eğim fay lokasyonunun yakınında en diktir ve daha sonra kademeli olarak azalır. Giriş noktasından sadece 75 cm uzaktayken voltaj genellikle %50 oranında azalır.
Böylece faydan 75 cm uzaklıkta (normal bir adım mesafesinden daha az olan) bir noktada birkaç kilovoltluk ölümcül bir potansiyel mevcut olabilir.
Dokunma potansiyeli, kişinin eli ile ayakları arasındaki potansiyel dışında aynı temel tehlikeyi temsil eder. Bu, yerde duran bir kişi, arıza akımını toprağa ileten trafo merkezinin bir yapısına dokunduğunda meydana gelir (örneğin, bir portala sabitlenmiş bir yalıtkan yanıp söndüğünde, portal akımı toprağa dağıtır).
İnsan vücudundaki olası akım yolu alt ekstremiteler yerine kol ve kalp bölgesinden geçtiği için bu durumda yaralanma veya ölüm tehlikesi çok daha fazladır. Bu nedenle dokunma potansiyelinin güvenli sınırı genellikle adım potansiyelininkinden çok daha düşüktür.
Her iki durumda da potansiyel, zemin seviyesinin hemen altına yerleştirilen eşpotansiyelli tel örgülü güvenlik paspası sayesinde büyük ölçüde azaltılabilir.
Bu ağ, bir çalışanın dokunabileceği herhangi bir anahtar veya ekipmanın hemen yakınına kurulmalı ve ana toprak şebekesine bağlanmalıdır. Böyle bir eş potansiyel ağ, işçinin yolu boyunca ve ekipman ile ayakları arasındaki voltajı eşitleyecektir. Gerilim farkının (potansiyel) bu şekilde ortadan kaldırılmasıyla personelin güvenliği neredeyse garanti altına alınır.
Eşpotansiyelli tel örgülü güvenlik paspası genellikle #6 veya #8 AWG bakır veya bakır kaplı telden 0,5 × 0,5 m veya 0,5 × 1 m ağ oluşturacak şekilde üretilir. Diğer birçok ağ boyutu mevcuttur.
Ağ boyunca sürekliliği sağlamak için tüm tel geçişleri %35 gümüş alaşımıyla lehimlenmiştir. Ağ bölümleri arasındaki ve ağ ile ana topraklama ızgarası arasındaki ara bağlantılar, kalıcı, düşük dirençli, yüksek bütünlüklü bir bağlantı sağlayacak şekilde yapılmalıdır.
Geri dön 🔝
6. Bina Temellerinin Topraklanması
Zemin seviyesinin altındaki beton temeller, düşük dirençli bir toprak elektrot sistemi elde etmek için mükemmel bir araç sağlar. Betonun 20 °C'de yaklaşık 30 Ωm'lik bir direnci olduğundan, beton kaplama içine gömülü bir çubuk, doğrudan toprağa gömülen çoğu çubukla karşılaştırıldığında çok düşük bir elektrot direnci sağlar.
Binalar genellikle çelik-betonarme kullanılarak inşa edildiğinden, her temelin ana donatısıyla elektrik bağlantısının kurulabilmesi sağlanarak donatı çubuğunun elektrotun iletkeni olarak kullanılması mümkündür.
İnşaat demirinin boyutu ve farklı beton elemanların çubukları arasındaki bağlantı, toprak arıza akımlarının aşırı ısınma olmadan idare edilebilmesini sağlayacak şekilde yapılmalıdır.
Bu tür bir ısıtma, beton elemanın zayıflamasına ve sonunda arızalanmasına neden olabilir. Alternatif olarak betona gömülü bakır çubuklar da kullanılabilir.
'Ufer' zeminlerin (adını bu tür topraklama uygulamalarının geliştirilmesinde etkili olan kişiden almıştır) kullanımı son yıllarda önemli ölçüde artmıştır. Ufer zeminleri, bir yapının beton temelini ve bina çeliğini topraklama elektrodu olarak kullanır.
Ankraj cıvataları takviye çubuklarına (inşaat demiri) doğrudan bağlı olmasa bile, bunların yakınlığı ve betonun iletken yapısı bir elektrik yolu sağlayacaktır.
Temelleri elektrot olarak kullanarak topraklamayı planlarken dikkate alınması gereken birkaç konu vardır. Yüksek arıza akımı (yıldırım dalgası veya ağır toprak arızası), betondaki nemin aniden buharlaşarak buharlaşmasına neden olabilir.
Sıvı halde bulunduğunda hacmi orijinal hacminin yaklaşık 1800 katı olan bu buhar, betonu çatlatabilecek veya başka şekilde zarar verebilecek kuvvetler üretir. Diğer faktör toprak kaçak akımlarıyla ilgilidir. Az miktarda DC akımın varlığı bile inşaat demirinin korozyonuna neden olacaktır. Korozyona uğramış çelik, orijinal hacminin yaklaşık iki katına kadar şiştiğinden, beton içinde çok büyük kuvvetlere neden olabilir.
AC sızıntısı korozyona neden olmasa da, toprak AC'nin küçük bir yüzdesini DC'ye doğru düzeltecektir. Ankraj cıvatalarının inşaat demirine bağlanmadığı durumlarda beton mevcut yolda parçalanabilir.
Betona verilen hasar, arıza akımının akış süresinin sınırlandırılmasıyla (uygun hassas ve hızlı etkili koruyucu cihazlarla) veya inşaat demirinden betona geçerek harici bir elektroda kadar metalik bir yol sağlanarak en aza indirilebilir.
Bu harici elektrotun betonun bütünlüğünü koruyacak şekilde boyutlandırılması ve bağlanması gerekir. Ufer zeminlerinin doğru tasarımı, temeldeki tüm çelik elemanlar ile harici bir topraklama çubuğuna veya ana topraklama ızgarasına giden bir veya daha fazla metalik yol arasındaki bağlantıları sağlar.
Özellikle inşaat boyunca inşaat demirlerinin birleştirilmesi için tasarlanmış mükemmel birleştirme ürünleri piyasada mevcuttur. İnşaat demirlerinin uygun şekilde birleştirilmesiyle olağanüstü iyi performans elde edilebilir.
Binanın kütlesi, temeli toprakla iyi temas halinde tuttuğundan, yıldırım ve toprak arızası akımlarına karşı toprağa giden son derece düşük dirençli bir yol sağlanır.
Geri dön 🔝
7. Trafo Merkezi Tel Fens Çitinin Topraklanması
Trafo merkezlerinin metalik çitleri de diğer trafo merkezi yapıları gibi düşünülmelidir. Bunun nedeni, trafo merkezine giren veya çıkan havai YG hatlarının kırılıp çitin üzerine düşebilmesidir. Çit, trafo merkezi topraklama sisteminin geri kalanıyla entegre edilmediği sürece tehlikeli bir durum ortaya çıkabilir. Çitle temas eden kişiler veya hayvanlar tehlikeli elektrik çarpmasına maruz kalabilir.
Tesislerin çit topraklama özellikleri farklılık gösterir; çoğu, her bir kapı direği ve köşe direğinin yanı sıra her ikinci veya üçüncü hat direğinin topraklanacağını belirtir. Tüm kapılar, esnek köprüler kullanılarak kapı direklerine bağlanmalıdır. Tüm kapı direkleri birbirine bağlanmalıdır. Kapının sallanma alanında, eşpotansiyelli tel örgülü güvenlik paspası, kapıyı açarken veya kapatırken adım ve dokunma potansiyellerinden kaynaklanan tehlikeleri daha da azaltabilir.
Hem ızgara direncini hem de ızgara voltajı artışını azaltacağından çit toprağının ana toprak ızgarasına bağlanması önerilir. Çit aynı zamanda tam potansiyel yükselişte olduğundan iç ve çevre eğimleri güvenli sınırlar içinde tutulmalıdır.
Bu, ağın çitin yaklaşık 1 m dışında gömülü bir çevre iletkeni ile uzatılması ve çit ile iletkenin yakın aralıklarla birbirine bağlanmasıyla (böylece çite dokunan bir kişi veya otlayan hayvan eş potansiyel yüzey üzerinde duracak şekilde) gerçekleştirilebilir. oluşturuldu)
Geri dön 🔝
8. Çalışma Noktalarına Özel Dikkat Etmek
Operatörün arıza durumunda korunması için, çalıştırdığı ekipmanlarda arıza meydana geldiğinde yüksek dokunma veya adım potansiyellerine maruz kalmaması sağlanmalıdır.
Bu, operatörün üzerinde duracağı ve ekipmanı çalıştıracağı bu çalışma noktalarına yakın bir güvenlik ağının kullanılmasını gerektirir.
Dört tip emniyet paspası vardır.
Destek izolatörlerinin üzerinde çelik ızgara veya plaka. Bu yalnızca operatörün ızgara üzerinde tamamen izole edilebilmesi durumunda işe yarar. Bu nedenle izolatörlerin temiz tutulması gerekir. Çevredeki tüm bitki örtüsü kesilmeli veya tamamen ortadan kaldırılmalıdır (bu yaklaşım, çoğu iç mekan elektrikli ekipmanının önüne yerleştirilen yalıtkan kauçuk paspaslara benzer). Operatörün vücudundan toprağa akan akımın güvenli değerleri aşmaması için akım yolunun direnci arttırılarak güvenlik sağlanır
Topraklanmış yapıya kalıcı olarak tutturulmuş, yüzeyde çelik bir ızgara. Bu düzenleme, operatörün doğrudan ızgara üzerinde durmasını sağlar.
3. Sap alanının altına gömülü (bobin veya zig-zag düzeninde) ve topraklanmış yapıya bağlanan çıplak iletken.
Sap alanının altına gömülü ve topraklanmış yapıya bağlanan prefabrik eş potansiyel tel örgü emniyet paspası. Bu muhtemelen en ucuz seçim olacaktır.
Birinci düzenleme hariç tüm düzenlemelerde, hem anahtar çalıştırma kolu hem de personel güvenlik ızgarası (veya paspası) yapısal çeliğe ekzotermik olarak kaynaklanmalı, böylece neredeyse sıfır voltaj düşüşü sağlanmalıdır.
Geri dön 🔝
9. Parafudrlar Düzgün Topraklanmalıdır!
Elektrik sisteminde bir gerilim oluştuğunda (dolaylı yıldırım çarpması veya anahtarlama nedeniyle) tüm kritik ekipmanların yanına yerleştirilen parafudrlar, darbe enerjisini toprağa yönlendirerek ekipmanların dalgalanmalara maruz kalmasını önler.
Genellikle dalgalanmalar, akımın sıfırdan birkaç kiloamperlik son derece yüksek değerlere değiştiği çok hızlı bir yükselme süresini içerir. Bu nedenle parafudrun topraklama terminalinden toprağa giden iletim yolunun minimum empedansa sahip olması gerekir.
Bir topraklama iletkeni tarafından sunulan küçük miktardaki kendi kendine endüktans bile, dalgalanmanın dik dalga cephesi ve topraklama sisteminde (kısa da olsa) ortaya çıkan çok yüksek voltajlar nedeniyle çok yüksek empedans anlamına gelecektir. Dalgalanma akımını minimum voltaj düşüşüyle dağıtmak için, her bir aşırı gerilim koruyucu toprak kablosunun toprağa giden kısa bir doğrudan yolu olmalı ve keskin kıvrımlardan arınmış olmalıdır (bükülmeler bobin gibi davranır ve endüktansı artırır).
Çoğu zaman parafudrlar doğrudan transformatör tankının üzerine, HV terminal burçlarının yakınına monte edilir. Bu durumlarda trafo tankları ve ilgili yapılar topraklama yolu görevi görür.
Toprağa giden birden fazla ve güvenli yolun mevcut olduğundan emin olunmalıdır (buna etkili bağlantıların yapılması da dahildir).
Bu yolların yeterliliği konusunda herhangi bir şüphe oluştuğunda, parafudr ile topraklama terminali (veya ana topraklama ızgarası) arasında ayrı bir bakır iletken kullanılması tavsiye edilir. Çelik yapılar (çoklu elemanları nedeniyle) tek bir bakır iletkenden daha düşük empedansa sahip olduğundan, topraklama iletkenleri tercihen tutucu yakınındaki yapıya birbirine bağlanmalıdır.
Geri dön 🔝
10. Kablo Kanallarının Topraklanması
NEC vide Art. 318 stabdardı, kablo kanallarına ilişkin gereksinimleri ve bunların toprak arızası sırasında indüklenen gerilimleri azaltmada kullanımını belirtir. Tüm metal tepsi bölümleri uygun iletken ara bağlantılarla birbirine bağlanmalıdır. Mekanik ekleme plakaları kendi başlarına arıza akımları için yeterli ve güvenilir bir topraklama yolu sağlayamayabilir.
Bu nedenle, bağlantı köprüleri (çelik tepsilerde kullanılan kaynaklı tipte veya çıkıntılı tipte) her bir eklenmiş tepsi bağlantısının üzerine yerleştirilmelidir.
Metalik bir tepsinin sürekli bir topraklama iletkeni ile gelmesi halinde, iletken tepsinin içine veya dışına bağlanabilir.
Kablo kanalı kapakları kullanıldığında esnek bir iletken ile tepsiye bağlanmalıdır. Tepsiler aynı zamanda bina çeliğine de bağlanmalıdır (genellikle her iki kolonda bir)
Geri dön 🔝
11. Normalde Enerjili Canlı Parçaların Geçici Topraklanması
Personel yüksek voltajlı elektrikli yapılar veya ekipmanlar üzerinde çalışırken, güvenlik önlemi olarak tüm iletken gövdeler topraklanmalıdır.
Bu, yanlışlıkla anahtarlama nedeniyle devrenin gerilim altında kalması durumunda, (elektrikli hale gelebilecek parçalarla temas halinde olan) personelin güvenliğinin sağlanması için yapılır.
Genel topraklama yöntemi, her iki ucunda bir topraklama kelepçesi veya pabucu bulunan esnek yalıtımlı bir bakır kablonun bağlanmasıdır. Bu esnek atlama telleri periyodik inceleme ve bakım gerektirir. Kelepçelere kablo bağlantıları için, kaynaklı sonlandırma uçları (kaynaklı düz saplama veya iletken ucuna kaynaklanmış dişli silikon bronz saplama) güvenli, kalıcı bir bağlantı sağlayacaktır.
Kelepçe veya pabuç sağlam bir şekilde toprağa bağlanır, ardından diğer kelepçe topraklanacak kabloya bağlanır.
Geri dön 🔝
Referans: | Practical Grounding, Bonding, Shielding and Surge Protection by G. Vijayaraghavan; Mark Brown; Malcolm Barnes |
Format: | |
Boyut: | 458 kB |
Sayfa | 13 |
İndirme: |
コメント