Elektrik şebekelerinde topraklama ihtiyacının temel nedeni güvenliktir. Elektrikli ekipmanların tüm metal aksamları topraklandığında, izolasyonun bozulması durumunda dahi kasasında tehlikeli gerilimler oluşmayacak, güvenilir topraklama sistemleri ile bunların önüne geçilecektir.
Topraklama sistemleri için görevler
Topraklama prensibi ile çalışan güvenlik sistemlerinin temel görevleri:
- Elektrik çarpmasına karşı korumak için insan hayatı için güvenlik. Kullanıcıya zarar vermemek için acil durum akımı için alternatif bir yol sağlar.
- Elektrik kesintisi durumlarında binaların, makinelerin ve ekipmanların korunması, böylece ekipmanın açıkta kalan iletken kısımlarının ölümcül potansiyele ulaşmaması.
- Elektrik dağıtım sisteminde tehlikeli yüksek voltajlara yol açabilecek yıldırım düşmelerinden veya yüksek voltaj hatlarına yanlışlıkla insan temasından kaynaklanan aşırı voltaja karşı koruma.
- Voltaj stabilizasyonu. Birçok elektrik kaynağı var. Her trafo ayrı bir kaynak olarak kabul edilebilir. Kullanılabilir ortak bir negatif sıfırlama noktasına sahip olmalıdırlar.enerji. Dünya, tüm enerji kaynakları için bu tür tek iletken yüzeydir, bu nedenle akım ve gerilim dökülmesi için evrensel standart olarak kabul edilmiştir. Böyle bir ortak nokta olmadan, bir bütün olarak güç sisteminde güvenliği sağlamak son derece zor olurdu.
Yer sistem gereksinimleri:
- Tehlikeli akımın akması için alternatif bir yolu olmalıdır.
- Ekipmanın açıkta kalan iletken kısımlarında tehlikeli potansiyel yok.
- Gücü kesmek için sigortadan yeterli akımı sağlamaya yetecek kadar düşük empedans olmalıdır (<0, 4 sn).
- İyi bir korozyon direncine sahip olmalıdır.
- Yüksek kısa devre akımını dağıtabilmelidir.
Topraklama sistemlerinin tanımı
Elektrikli cihaz ve ekipmanların metal kısımlarının direnci az olan metal bir cihazla toprağa bağlanması işlemine topraklama denir. Topraklama yapılırken cihazların akım taşıyan kısımları doğrudan toprağa bağlanır. Topraklama, kaçak akım için bir dönüş yolu sağlar ve bu nedenle güç sistemi ekipmanını hasardan korur.
Ekipmanda bir arıza meydana geldiğinde, üç fazının tamamında bir akım dengesizliği vardır. Topraklama, arıza akımını toprağa boş altır ve bu nedenle sistemin çalışma dengesini geri yükler. Bu savunma sistemlerinin ortadan kaldırılması gibi çeşitli avantajları vardır.toprağa deşarj ederek aşırı gerilim. Topraklama, ekipman güvenliğini sağlar ve hizmet güvenilirliğini artırır.
Sıfırlama yöntemi
Topraklama, ekipmanın yatak kısmının toprağa bağlanması anlamına gelir. Sistemde bir arıza meydana geldiğinde, ekipmanın dış yüzeyinde tehlikeli bir potansiyel oluşur ve yüzeye yanlışlıkla temas eden herhangi bir kişi veya hayvan elektrik çarpmasına maruz kalabilir. Sıfırlama, tehlikeli akımları toprağa boş altır ve bu nedenle mevcut şoku nötralize eder.
Ayrıca ekipmanı yıldırım çarpmalarından korur ve parafudrlardan ve diğer söndürme cihazlarından deşarj yolu sağlar. Bu, bitkinin parçalarını toprakla yakın temas halinde olan ve toprak seviyesinin biraz altına yerleştirilmiş bir toprak iletkeni veya elektrot ile toprağa bağlayarak elde edilir.
Topraklama ve topraklama arasındaki fark
Topraklama ile topraklama arasındaki temel farklardan biri, topraklama yapılırken taşıyıcı iletken kısmın toprağa bağlıyken, topraklama yapılırken cihazların yüzeyinin toprağa bağlı olmasıdır. Aralarındaki diğer farklılıklar aşağıda bir karşılaştırma tablosu şeklinde açıklanmıştır.
Karşılaştırma tablosu
| Karşılaştırma için temel bilgiler | Topraklama | Sıfırlama |
| Tanım | Toprağa bağlı iletken kısım | Toprağa bağlı ekipman kutusu |
| Konum | Ekipman nötr ve toprak arasında | Ekipman kasası ile zemin yüzeyinin altına yerleştirilen zemin arasında |
| Sıfır Potansiyel | yoksa | Evet |
| Koruma | Güç şebekesi ekipmanını koruyun | Bir kişiyi elektrik çarpmasından koruyun |
| Yol | Mevcut zemine dönüş yolu belirtilir | Elektrik enerjisini toprağa boş altır |
| Türler | Üç (sağlam direnç) | Beş (boru, plaka, elektrot toprak, toprak ve toprak) |
| Tel rengi | Siyah | Yeşil |
| Kullan | Yük dengeleme için | Elektrik çarpmasını önlemek için |
| Örnekler | Toprağa bağlı jeneratör ve güç trafosu nötr | Toprağa bağlı transformatör, jeneratör, motor vb. muhafazası |
TN koruyucu teller
Bu tür topraklama sistemlerinde, güç kaynağından bir veya daha fazla doğrudan topraklanmış nokta bulunur. Tesisatın açıkta kalan iletken kısımları bu noktalara koruyucu teller kullanılarak bağlanır.
Dünyadaalıştırmada iki harfli bir kod kullanılır.
Kullanılmış harfler:
- T (Fransızca Terre kelimesi "toprak" anlamına gelir) - bir noktanın zemine doğrudan bağlantısı.
- I - yüksek empedans nedeniyle toprağa bağlı nokta yok.
- N - sırayla toprağa bağlı olan nötr kaynağa doğrudan bağlantı.
Bu üç harfin birleşimine göre topraklama sistemleri türleri vardır: TN, TN-S, TN-C, TN-CS. Bu ne anlama geliyor?
Bir TN topraklama sisteminde, kaynak noktalarından biri (jeneratör veya transformatör) toprağa bağlanır. Bu nokta genellikle üç fazlı bir sistemde yıldız noktasıdır. Bağlı elektrikli cihazın şasesi, kaynak tarafındaki bu topraklama noktası üzerinden toprağa bağlanır.
Yukarıdaki resimde: PE - Koruyucu Toprak Kıs altması, bir tüketicinin elektrik tesisatının açıkta kalan metal parçalarını toprağa bağlayan bir iletkendir. N nötr denir. Bu, üç fazlı bir sistemdeki yıldızı toprağa bağlayan iletkendir. Şemadaki bu gösterimlerle, hangi topraklama sisteminin TN sistemine ait olduğu hemen anlaşılır.
TN-S nötr hattı
Bu, bağlantı şeması boyunca ayrı nötr ve koruyucu iletkenlere sahip bir sistemdir.
Koruyucu iletken (PE), tesisatı veya tek bir iletkeni besleyen kablonun metalik kılıfıdır.
Kurulumla birlikte açıkta kalan tüm iletken parçalar, kurulumun ana terminali aracılığıyla bu koruyucu iletkene bağlanır.
TN sistemi-C-S
Bunlar, nötr ve koruyucu fonksiyonların tek bir sistem iletkeninde birleştirildiği topraklama sistemi türleridir.
Koruyucu Çoklu Topraklama olarak da bilinen TN-CS nötr topraklama sisteminde, PEN iletkeni birleşik nötr ve toprak iletkeni olarak adlandırılır.
Güç sisteminin PEN iletkeni birkaç noktada topraklanmıştır ve toprak elektrotu tüketicinin kurulum yerinde veya yakınında bulunur.
Ünitenin açıkta kalan tüm iletken parçaları, ana toprak terminali ve nötr terminal kullanılarak bir PEN iletkeni ile bağlanır ve birbirine bağlanır.
TT koruma devresi
Bu, tek bir güç kaynağı noktasına sahip koruyucu bir topraklama sistemidir.
Toprak elektroduna bağlı kurulumlu açıkta kalan tüm iletken parçalar, toprak kaynağından elektriksel olarak bağımsızdır.
Yalıtım sistemi IT
Canlı parçalar ve toprak arasında doğrudan bağlantı olmayan koruyucu topraklama sistemi.
Toprak elektroduna bağlı kurulumlu tüm açıkta kalan iletken parçalar.
Kaynak, kasıtlı olarak tanıtılan bir sistem empedansı aracılığıyla toprağa bağlanır veya topraktan izole edilir.
Koruyucu sistem tasarımları
Elektrikli cihazlar ve cihazlar arasındaki bağlantı, topraklama plakası veya elektrot ile düşük dirençli kalın bir tel aracılığıyla sağlanır.güvenliğe topraklama veya topraklama denir.
Elektrik şebekesindeki topraklama veya topraklama sistemi, insan hayatını ve ekipmanı korumak için bir güvenlik önlemi olarak çalışır. Ana amaç, elektrik çarpması ve ekipman hasarından kaynaklanan kazaları önlemek için tehlikeli akışlar için alternatif bir rota sağlamaktır.
Ekipmanın metal parçaları topraklanmış veya toprağa bağlı ve herhangi bir nedenle ekipmanın yalıtımı arızalanırsa, ekipmanın dış kaplamasında bulunabilecek yüksek voltajların toprağa deşarj yolu olacaktır. Ekipman topraklanmazsa, bu tehlikeli voltaj, ona dokunan herkese bulaşabilir ve elektrik çarpmasına neden olabilir. Canlı kablo topraklanmış kasaya dokunursa devre tamamlanır ve sigorta hemen devreye girer.
Elektrik tesisatlarının topraklama sistemini gerçekleştirmenin, bir tel veya şerit, levha veya çubuğun topraklanması, topraklama veya su beslemesi yoluyla topraklama gibi birkaç yolu vardır. En yaygın yöntemler, sıfırlama ve yerleştirme ayarıdır.
Yer paspası
Bir dizi çubuğun bakır teller aracılığıyla bağlanmasıyla bir zemin matı yapılır. Bu, devrenin genel direncini az altır. Bu elektrikli topraklama sistemleri, toprak potansiyelini sınırlamaya yardımcı olur. Zemin matı esas olarak büyük akımın test edileceği yerde kullanılır.hasar.
Bir toprak matı tasarlarken, aşağıdaki gereksinimler dikkate alınır:
- Arıza durumunda, elektrik sisteminin ekipmanının iletken yüzeyine dokunulduğunda voltaj bir kişi için tehlikeli olmamalıdır.
- Koruma rölesinin çalışması için topraklama matına akabilen DC kısa devre akımı oldukça büyük olmalıdır.
- Toprak direnci, kaçak akımın içinden akabilmesi için düşüktür.
- Yer örtüsünün tasarımı, adım voltajı izin verilen değerden daha az olacak şekilde olmalıdır; bu, hatalı kurulumun insanlardan ve hayvanlardan izole edilmesi için gereken toprak direncine bağlı olacaktır.
Elektrot aşırı akım koruması
Bu bina topraklama sistemi ile herhangi bir tel, çubuk, boru veya iletken demeti, koruyucu nesnenin yanındaki toprağa yatay veya dikey olarak yerleştirilir. Dağıtım sistemlerinde toprak elektrotu, yaklaşık 1 metre uzunluğunda ve yere dikey olarak yerleştirilmiş bir çubuktan oluşabilir. Alt istasyonlar, tek tek çubuklar değil, bir zemin matı kullanılarak yapılır.
Boru akımı koruma devresi
Aynı toprak ve nem koşullarına uygun diğer sistemlere kıyasla en yaygın ve en iyi elektrik tesisatı topraklama sistemidir. Bu yöntemde, galvanizli çelik ve hesaplanan uzunluk ve çapta delikli bir boru, sürekli ıslak zemin üzerine dikey olarak yerleştirilir.aşağıda gösterilen. Boru boyutu mevcut akıma ve toprak tipine bağlıdır.
Tipik olarak, bir ev topraklama sistemi için boru boyutu, normal toprak için 40 mm çapında ve 2,5 metre uzunluğunda veya kuru ve taşlı toprak için daha uzundur. Borunun gömülmesi gereken derinlik, toprağın nem içeriğine bağlıdır. Tipik olarak, boru 3,75 metre derinlikte bulunur. Borunun dibi, yaklaşık 15 cm mesafede küçük kok veya kömür parçaları ile çevrilidir.
Etkili arazi alanını artırmak ve böylece sürtünmeyi az altmak için alternatif kömür ve tuz seviyeleri kullanılır. 19 mm çapında ve minimum 1,25 metre uzunluğunda başka bir boru, bir redüktör vasıtasıyla GI borusunun üst kısmına bağlanır. Yaz aylarında toprak nemi azalır, bu da toprak direncinin artmasına neden olur.
Böylece, yazın suyu hazır tutmak ve gerekli koruyucu parametrelere sahip araziye sahip olmak için betonarme bir beton taban üzerinde çalışmalar yapılıyor. 19 mm çapında bir boruya bağlanan huni vasıtasıyla 3 veya 4 kova su ilave edilebilir. Ya bir GI topraklama kablosu ya da akımı güvenli bir şekilde ortadan kaldırmak için yeterli kesite sahip bir GI kablosu şeridi, yerden yaklaşık 60 cm derinlikte 12 mm çapında bir GI borusuna taşınır.
Plaka topraklama
Bu topraklama sistemi cihazında, 60 cm × 60 cm × 3 m bakır ve 60 cm × 60 cm × 6 mm galvanizli demirden oluşan topraklama plakası, dikey bir yüzey ile en az derinlikte toprağa daldırılır. zemin seviyesinden 3 m
Koruyucu plaka, yardımcı kömür ve tuz katmanlarına minimum 15 cm kalınlığında yerleştirilir. Topraklama kablosu (GI veya bakır tel) toprak plakasına sıkıca vidalanır.
Bakır levha ve bakır tel, yüksek maliyetleri nedeniyle koruma devrelerinde yaygın olarak kullanılmaz.
Su kaynağı üzerinden toprak bağlantısı
Bu tipte, GI veya bakır tel, aşağıda gösterildiği gibi bakır kabloya bağlanan bir çelik bağ teli ile tesisat ağına bağlanır.
Sıhhi tesisat metalden yapılmıştır ve toprak yüzeyinin altında bulunur, yani doğrudan toprağa bağlıdır. GI veya bakır telden geçen akım akışı, doğrudan sıhhi tesisat üzerinden topraklanır.
Toprak döngüsü direncinin hesaplanması
Toprağa gömülü tek bir çubuk şeridinin direnci:
R=100xρ / 2 × 3, 14 × L (loge (2 x U x U / G x t)), burada:
ρ - toprak stabilitesi (Ω ohm), L - şerit veya iletken uzunluğu (cm), w - şerit genişliği veya iletken çapı (cm), t - gömme derinliği (cm).
Örnek: Topraklama şeridinin direncini hesaplayın. Toprakta 500 mm derinlikte 36 mm çapında ve 262 metre uzunluğunda tel, toprak direnci 65 ohm'dur.
R, W.
cinsinden topraklama çubuğunun direncidir.
r - Toprak direnci (ohmmetre)=65 ohm.
Ölçüm l - çubuk uzunluğu (cm)=262 m=26200 cm.
d -çubuk iç çapı (cm)=36mm=3,6 cm.
h - gizli şerit / çubuk derinliği (cm)=500 mm=50 cm.
Toprak şeridi/iletken direnci (R)=ρ / 2 × 3, 14 x L (loge (2 x U x U / Ağırlık))
Topraklama şeridi/iletken direnci (R)=65 / 2 × 3, 14 x 26200 x ln (2 x 26200 x 26200 / 3, 6 × 50)
Topraklama şeridi/iletken direnci (R) =1,7 Ohm.
Temel kural, topraklama çubuğunun sayısını hesaplamak için kullanılabilir.
Çubuk/Boru elektrotlarının yaklaşık direnci, çubuk/boru elektrotlarının direnci kullanılarak hesaplanabilir:
R=K x ρ / L burada:
ρ - Ohmmetre cinsinden toprak direnci, L - metredeki elektrot uzunluğu, d - metredeki elektrotun çapı, K=0,75 ise 25 <L / d <100.
K=100 ise 1 <L / d <600.
K=1, 2 o / L ise 600 <L / d <300.
R (d)=(1, 5/N) x R formülünü bulursanız elektrot sayısı, burada:
R (d) - gerekli direnç.
R - tek elektrot direnci
N - 3 ila 4 metre mesafede paralel olarak kurulan elektrot sayısı.
Örnek: 1 ohm'luk bir direnç, ρ=40'tan toprak direnci, uzunluk=2,5 metre, boru çapı=38 mm elde etmek için topraklama borusunun direncini ve elektrot sayısını hesaplayın.
L / d=2.5 / 0.038=65.78 yani K=0.75.
Boru elektrotlarının direnci R=K x ρ / L=0, 75 × 65, 78=12 Ω
Bir elektrot - direnç - 12 Ohm.
1 ohm'luk bir direnç elde etmek için gereken toplam elektrot sayısı=(1.5 × 12) / 1=18
Toprak direncini etkileyen faktörler
NEC kodu, toprak teması için minimum 2,5 metrelik bir toprak elektrotu uzunluğu gerektirir. Ancak koruma sisteminin toprak direncini etkileyen bazı faktörler vardır:
- Toprak elektrotunun uzunluğu/derinliği. Uzunluğun iki katına çıkarılması yüzey direncini %40'a kadar az altır.
- Toprak elektrot çapı. Toprak elektrotunun çapının iki katına çıkarılması, toprak direncini yalnızca %10 az altır.
- Toprak elektrotlarının sayısı. Verimliliği artırmak için, ana toprak elektrotlarının derinliğine ek elektrotlar kurulur.
Bir konut binasının koruyucu elektrik sistemlerinin yapımı
Toprak yapıları şu anda özellikle elektrik şebekeleri için tercih edilen topraklama yöntemidir. Elektrik her zaman en düşük direncin yolunu izler ve devreden maksimum akımı, direnci ideal olarak 1 ohm'a düşürmek üzere tasarlanmış topraklama çukurlarına yönlendirir.
Bu hedefe ulaşmak için:
- 1.5m x 1.5m alan 3m derinliğe kadar kazılmıştır. Delik, kömür tozu, kum ve tuz karışımı ile yarı doldurulmuştur.
- GI plakası 500mm x 500mm x 10mm ortasına yerleştirilir.
- Özel ev topraklama sistemi için topraklama plakası arasındaki bağlantıları kurun.
- Diğerçukurun bir kısmı kömür, kum, tuz karışımı ile doldurulur.
- Toprak plakasını yüzeye bağlamak için iki adet 30mm x 10mm GI şeridi kullanılabilir, ancak üstte flanşlı 2,5" GI boru tercih edilir.
- Ayrıca, kir ve tozun girmesini ve topraklama borusunu tıkamasını önlemek için borunun üstü özel bir cihazla kapatılabilir.
Topraklama sisteminin kurulumu ve faydaları:
- Kömür tozu mükemmel bir iletkendir ve metal parçaların korozyonunu önler.
- Tuz suda çözünür, iletkenliği büyük ölçüde artırır.
- Kum, suyun delikten geçmesine izin verir.
Pistin verimliliğini kontrol etmek için, pit ile şebeke nötr arasındaki voltaj farkının 2 volttan az olduğundan emin olun.
Çukur direnci 1 ohm'un altında, koruyucu iletkenden 15 m'ye kadar mesafede tutulmalıdır.
Elektrik çarpması
Elektrik çarpması (elektroşok), bir kişinin vücudunun iki bölümünün farklı potansiyellere sahip bir devrede elektrik iletkenleri ile temas etmesi ve tüm vücutta potansiyel farkı oluşturmasıyla oluşur. İnsan vücudunun direnci vardır ve farklı potansiyellerde iki iletken arasına bağlandığında vücudun içinden bir devre oluşur ve akım akacaktır. Bir kişi sadece bir iletkenle temas ettiğinde devre oluşmaz ve hiçbir şey olmaz. Bir kişi devrenin iletkenleri ile temas ettiğinde, içinde hangi voltaj olursa olsun, daimaelektrik çarpması yaralanma olasılığı vardır.
Konut binaları için yıldırım riski değerlendirmesi
Bazı evlerin yıldırım çekme olasılığı diğerlerinden daha fazladır. Binanın yüksekliğine ve diğer evlere yakınlığına bağlı olarak artarlar. Yakınlık, evin yüksekliğinin üç katı olarak tanımlanır.
Bir konut binasının yıldırım çarpmalarına karşı ne kadar savunmasız olduğunu belirlemek için aşağıdaki verileri kullanabilirsiniz:
- Düşük risk. Aynı yükseklikteki diğer evlere yakın tek katlı özel konutlar.
- Orta risk. Benzer yükseklikteki evlerle çevrili veya daha düşük yükseklikteki evlerle çevrili iki katlı özel bir ev.
- Yüksek risk. Diğer yapılarla çevrili olmayan izole evler, iki katlı evler veya yüksekliği daha düşük evler.
Yıldırım çarpma olasılığı ne olursa olsun, önemli yıldırımdan korunma bileşenlerinin doğru kullanımı, herhangi bir evi bu tür hasarlardan korumaya yardımcı olacaktır. Bir konut binasında yıldırım düşmesinin zemine yönlendirilebilmesi için yıldırımdan korunma ve topraklama sistemleri gereklidir. Sistem tipik olarak, toprağa monte edilmiş bakır bağlantılı bir topraklama çubuğu içerir.
Bir eve yıldırımdan korunma düzeni kurarken, lütfen aşağıdaki gereksinimleri takip edin:
- Toprak elektrotları en az yarım 12mm uzunluğunda ve 2,5m uzunluğunda olmalıdır.
- Bakır bağlantılar önerilir.
- Sistem sahasında kayalık toprak veya mühendislik yer altı hatları varsa, kullanılması yasaktır.dikey elektrot, yalnızca yatay iletken gereklidir.
- Yerden en az 50cm içeride olmalı ve evden en az 2,5m uzakta olmalıdır.
- Özel ev topraklama sistemleri, aynı boyutta iletken kullanılarak birbirine bağlanmalıdır.
- Su veya gaz boruları gibi tüm yer altı metal boru sistemleri için konektörler evin 8 m yakınına yerleştirilmelidir.
- Yıldırımdan korunma kurulmadan önce tüm sistemler zaten bağlıysa, tek yapılması gereken en yakın elektrotu tesisat sistemine bağlamaktır.
Konutlarda, kamu binalarında yaşayan veya çalışan tüm insanlar, elektrik sistemleri ve ekipmanları ile sürekli yakın temas halindedir ve kısa devreler veya yıldırım deşarjından kaynaklanan çok yüksek voltajlar nedeniyle ortaya çıkabilecek tehlikeli olaylardan güvenilir bir şekilde korunmalıdır.
Bu korumayı sağlamak için, elektrik şebekesi topraklama sistemleri standart ulusal gerekliliklere uygun olarak tasarlanmalı ve kurulmalıdır. Elektrikli malzemelerin gelişmesiyle birlikte koruyucu cihazların güvenilirliğine yönelik gereksinimler artıyor.
