Koruma Topraklaması , Endirekt Topraklama , Yıldırım Topraklaması ve İşletme Topraklaması olmak üzere topraklama çeşitlerini dört ana başlık altında inceleyeceğiz.
Koruma Topraklaması;
Yüksek gerilim tesislerinde insanları yüksek temas gerilimine karşı korumak için bir koruma topraklaması yapılır. Bunun için işletme akım devresine ait olmayan , fakat bir hata halinde gerilim altında kalabilen ve insanların temas edebilecekleri bütün cihazların ve tesis elemanlarının madeni kısımları , topraklama iletkeni üzerinden bir topraklayıcıya bağlanırlar.
Alçak gerilim tesislerinde temas gerilimine karşı koruma sağlamak için uygulanan çeşitli metotlar arasında koruma topraklaması da vardır:fakat bunun çok iyi bir metot olmadığı ve çeşitli sakıncalarının olduğu açıklanmıştır. Buna karşılık yüksek gerilim tesislerinde tehlikeli temas ve adım gerilimlerine karşı koruma sağlamak için yegana koruma metodu koruma topraklamasıdır. Koruma topraklaması tesisin boyutlandırılması bakımından ana kriter ’’ temas gerilimi’’ olduğundan Alman VDE yönetmeliklerine göre topraklama tesisleri o şekilde yapılmış olmalıdır ki,
Yıldız noktası yatılmış veya kompanzasyon bobini üzerinden topraklanmış şebekelerde temel gerilimi 65 V’un üstüne çıkmamalıdır.
Yıldız noktası sürekli veya geçici olarak küçük değerli bir direnç üzerinden topraklanan şebekelerde temas gerilimi şekilde verilen eğrideki değerlerin üzerine çıkmamalıdır.
Bu eğrinin her noktası için elektrik miktarının Q= 70mAs değerini aşmaması şartı yerine getirilmiştir. Zira , yapılan araştırmalara göre , ölümle sonuçlanan elektrik kazalarında bu elektrik miktarı tespit edilmediğinden , bu değer bir kriter olarak geçerlidir. Burada vücut direnci için en düşük değer olarak 1000ohm kabul edilmiştir.
İşletme Topraklaması Elektrik tesislerinde işletme akım devresine ait bir noktanın topraklanmasına işletme topraklaması denir:cihazların ve tesislerin normal işletmeleri için bu topraklama gerekir. İşletme topraklaması iki cinstir. Direkt Topraklama
Bu durumda topraklama üzerinde topraklama empedansından başka hiç bir direnç bulunmaz. Mesela şebekenin yıldız noktasının direkt topraklanması , bu cins topraklamadır.
Endirekt Topraklama
Bu durumda topraklama , ilave bir ohmik , endüktif ve kapasitif direnç üzerinden yapılır. İşletme topraklaması , işletme akım devresinin toprağa karşı potansiyelinin belirli bir değerde bulundurulmasını sağlar.
Koruma topraklaması üzerinden yalnız bir hata halinde bir akım geçtiği halde , işletme topraklaması üzerinden arızasız durumda dahi bir akım geçebilir.Hem alçak gerilim ve hem de yüksek derilim tesislerinde yıldız noktasının topraklaması , bir işletme topraklanmasıdır. İşletme topraklaması , fonksiyon bakımından koruma topraklaması ile yakından ilgilidir. Mesela bir fazlı toprak temasında hata akımı , devresini işletme topraklaması üzerinden tamamlayarak arıza , bir fazlı kısa devreye dönüşmektedir. Alçak gerilim tesislerini besleyen akım kaynaklarının yıldız noktaları genellikle bir İşletme topraklaması üzerinden topraklanır. Bunun toplam direncinin Ro küçük veya =2ohm olması arzu edilir.Zira bir faz toprak kısa devresinde Ro direnci üzerinden koruma hattının ve buna bağlı cisimlerin toprağa karşı gerilimi yükselir.Topraklama ve yıldırımdan korunmak için alınan önlemler genel olarak TV verici ve aktarıcı istasyonlarının tesisi sırasında ikinci derece de önemsenen hususlar içinde yer alır. Ancak, istasyonların bulunduğu coğrafik koşullar ve enerji şartları nedeniyle topraklama hatasından ve yıldırımdan meydana gelen etkiler milyarlarca değerindeki tesis ve cihazlara büyük zararlar verir. Yaptığı tahribatın büyüklüğü ile doğru orantılı uzun süreli yayın kesintilerine maruz kalınır.
Yıldırım Topraklaması
Elektrik tesislerinde yıldırıma karşı korumak için , parafudurların topraklama uçları ile açık hava tesislerinde yıldırımın düşmesi ihtimali olan bütün madeni kısımlar,mesela hava hatlarının koruma iletkenleri ,madeni veya beton direkler özel bir topraklayıcı üzerinden topraklanır:buna yıldırım topraklaması adı verilir.Yıldırım topraklaması da bir nevi koruma topraklamasıdır ve onun için iki topraklama biri birine bağlanır.Yıldırım topraklamasının amacı ,her elektrik tesislerine düşen bir yıldırım düşmesinin sebep olduğu aşırı gerilim gerilim dalgasının isletme araçlarına zarar vermeden toprağa iletilmesi ve hem de binalara düşen yıldırımın,insan hayatına zarar vermeden ve bir yangına sebep olmadan toprağa atılarak zararsız hale getirilmesidir.
Tarih boyunca yıldırımdan anlaşıldığı kadarıyla, yıldırımdan korunma sistemleri de o oranda gelişmiştir. Yıldırım üzerine ilk teoriler 17. Yüzyılda tespit edilmeye başlanmıştır. Descartes adındaki bilim adamı bulutların çarpışmasından sıkışan havanın ışık ve ısı etkisi meydana getirdiğini ve ısının gürültüye neden olduğunu söyleyerek yıldırımla ilgili ilk teoriyi ortaya atmıştır. 18. Yüzyılın ortalarında Rahip Nollet Denel fizik dersleri adlı kitabında elektrikle yıldırımın ilgisini anlatmıştır. Bu tarihten sonra fizikçi Jallbert, yıldırım olayı ile sivri uçların ilgisini dile getirmiştir. Yine aynı yıllarda Romans, yıldırım olayının bir elektriksel olay olduğunu söyleyerek yıldırım olayında elektrikten bahsediyordu.Franklın 1725 yılında balon deneyi yaparak bulutların elektrik yüklü olduğunu ispatlamıştır. Daha sonra yıldırım konusundaki gelişmeler 1929 yılında İngiliz doktor Simson ve Fransız Mathias tarafından yapılan açıklamalarla devam etmiştir. Yıldırımın meydana gelişimi yapılan gözlemler ve incelemeler sonunda dört şekilde olduğunu ortaya koymaktadır. (-) inişli (-) çıkışlı (+) inişli (+) çıkışlı Bunlardan en fazla görüleni (-) inişli olanıdır.
Yıldırım, bulut ile yer arasındaki elektrik yüklerinin hızlı deşarj olma olayıdır. Havada asılı bulunan elektrik yüklü bulutlarda hava iyi bir iletken olmadığı için yaklaşık 10 milyon voltluk gerilim oluşturur. Bu bulutların şarj olması anında fırtına bulutunun tabanı yere yakın olan kısmı negatif yükle yüklenir. Bu arada yer pozitif yükle yüklenir. Bazı durumlarda bunun terside mümkündür. Sonuç olarak yüklenme işlemi bulut boyutunda yerde de oluşur. Fırtınanın artmasıyla bulutlardaki negatif ve yerdeki pozitif yük ayrışması devam eder. Fırtına şiddetlendikçe bulutla yer arasında bulunan yalıtkan hava iletken hale geçmeye başlar ve bulutla yer arasındaki potansiyel farkı da arttıkça havayı delmesi kolaylaşır. Havanın delinmesiyle buluttaki yüksek voltaj toprağa deşarj olur. Bu deşarjlarda 2000 ile 200 000 amper arası akım akmaktadır. Atmosferik olaylarda bulutla bulut arasında voltaj boşalmasına şimşek, bulutla yer arasındaki voltaj boşalmasına yıldırım denilir. Yıldırımın oluşması, bir bulutun alt kısmındaki enerjinin yeterli seviyeye geldiği zaman (10kv/cm2) toprağa doğru bir elektron demeti olarak harekete geçmesidir. Birinci demet 10 ile 50 metrelik mesafeyi 60 – 50 000 km/sn arasındaki hızla kat eder. 30 ile 100 mikron saniye süren bir aradan sonra ikinci bir deşarj birinci deşarjın yolunu izler ve birinciden 30 ile 50 metre arası daha ileri gider. Daha sonra üçüncü deşarj ardından dördüncü deşarj meydana gelir. Her bir deşarj öncekinden 30 ile 50 metre ileri giderek şimşeğin ucunun yeryüzüne yaklaşmasını sağlar. Bu arada yeryüzü ile bulut arasındaki potansiyel farkı gittikçe artar ve havanın delinmesi sonunda yeryüzünde bulunana sivri bir uç, bina, ağaç veya kule gibi bir noktaya pozitif yüklü bir demet deşarj olur ve bunun boyu 150 metreyi geçebilir. Bu deşarj esnasında 200 000 Ampere kadar çıkan akım 100 milyon voltluk bir gerilim ile toprağa akar. Bu akıma deşarj akımı denilir. Bu akım saniyenin milyonda biri mertebesinde aralıklarla art arda gerçekleşmesiyle tamamlanır. Elektrostatik yük; Elektrik yüklü bulutun altında kalan yer yüzünün üstündeki tüm teçhizatlar elektrostatik alana maruz kalırlar. Bu elektrostatik alan yer küreden yüksekliğe bağlı olarak değişmektedir. Örneğin topraktan 10 m yükseklikte bulunan EN Hattı fırtına sırasında toprağa göre 100 ile 300 KV arası fazla gerilime sahip olur. Deşarj esnasında bu yükün toprağa akması gerekmektedir. Toprak akımı; Yıldırımın hemen ardından yıldırım akımı sonucu toprak akımları oluşur. Bulutun kapsadığı toprak alanından yıldırımın düştüğü noktaya doğru akım akamaya başlar. Bu bölgede bulunan herhangi bir iletken bu akım için topraktan daha kolay iletim sağladığından akım bu iletkenden geçmeye başlar ve bu akıma toprak akımı denilir. Bu boşalma işlemi çok hızlı olduğundan (20 mikro saniye) bu metaller üzerinde indüklenen gerilimler çok yüksek olmaktadır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder