Topraklama ve Çeşitleri

Giriş

Enerji üretim, iletim ve dağıtım Şebekelerinde insan hayatı ve bazı aygıtların korunması bakımından yapılan en etkili önlemlerden biri de topraklamadır. Gerilim altında olmayan bütün tesisat kısımlarının, uygun iletkenlerle toprak kitlesi içerisine yerleştirilmiş bir iletken cisme  bağlanmasıdır.

Topraklama sistemi olmadan önce insanoğlu birçok kez elektrik kaçakları ile karşılaşmıştır. Bu nedenle, topraklama insan hayatını güvene alabilmek adına, yapılması ve kullanılması gerekilen bir sistemdir.

Kaçak elektriğin bir iletkenle toprağa verilmesini sağlayan basit bir sistemdir. İnsan hayatını ve cihazların kullanım ömrünü riske atmamak için elektrik kaçağı riskine karşı topraklama kesinlikle yapılmalıdır. Böylece cihazda oluşabilecek fazla elektrik yükü direnci çok az olan toprak hattı üzerinden toprağa verilecek ve cihaza dokunan kişilerin hayati tehlikesi ortadan kalkmış olacaktır.

Topraklama kanuni bir zorunluluktur**,**  hayati tehlikesi olduğu için bir lüks değil yükümlülüktür. Fakat gerek ülkemizde gerekse dünya genelinde bu konuya çok az özen gösterilmekte, gerekli denetimler yapılmamaktadır.

Topraklama tesisi can ve mal güvenliğini sağlayarak daha güvenli ve sağlıklı bir yaşam koşulu sağlar.

Topraklama Çeşitleri

Topraklama çeşitlerini amacına göre 3 farklı şekilde sınıflandırılabiliriz.

1. Koruma topraklaması
2. İşletme Topraklaması
3. Fonksiyon Topraklaması

Koruma topraklaması  bir yalıtım hatasında elektrik devresinin aşırı akım koruma aygıtları ile açılmasını sağlamak için gerilim altında olmayan iletken tesis bölümlerinin topraklayıcılara ya da topraklanmış bölümlere doğrudan doğruya bağlanmasıdır.

İşletme Topraklaması  aktif bölümlerin ve sıfır iletkeninin topraklanmasına işletme topraklaması denir.

Fonksiyon Topraklaması bir iletişim tesisinin veya bir işletme elemanının istenen fonksiyonu yerine getirmesi amacıyla yapılan topraklamadır. Fonksiyon topraklaması, toprağı dönüş iletkeni olarak kullanan iletişim cihazlarının işletme akımlarını da taşır.işletme elemanının istenen fonksiyonu yerine getirebilmesi amacıyla yapılan topraklamadır. Yıldırım etkilerine karşı koruma, raylı sistem topraklaması, zayıf akım cihazlarının topraklaması, telsiz haberleşme sistemleri bunlara örnek gösterilebilir.

Topraklama elemanları enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı tarafından yayınlanan “Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği” ne uygun olarak şerit, profil (köşebent), levha ve örgülü iletken topraklama elemanları üretilmektedir.

Topraklama elektrodu Toprağa gömülü ve toprakla iletken bir bağlantısı olan veya beton içine gömülü, geniş yüzeyli bağlantısı olan iletken parçalarıdır.

Topraklayıcı olarak

1. Şerit veya Örgülü İletken Topraklayıcı

2. Çubuk Topraklayıcı

3. Levha Topraklayıcı

4. Profil (Köşebent) Topraklayıcı

Kullanılır,

Şerit Topraklayıcı

Çubuk Topraklayıcı

Levha Topraklayıcı

Topraklama Direnci

Özellikle insanların ve hayvanların bulunduğu alanlarda toprağa geçiş direncinin mümkün olduğunca küçük tutulması önemli ve hayatidir.Topraklama Direnci(toprak direnci) toprağın elektrik akımını geçirebilmesi sırasında gösterdiği tepkidir. Toprak aslında bakır gibi normal iletkenlere göre daha zayıf bir iletkendir. Ancak akım için alan yeteri kadar büyükse, direnç düşük olup toprak iyi bir iletken haline gelebilir. İletkenin Toprağa karşı direnci test cihazı (toprak megeri) ile ölçülür

Uçakda, helikopterlerde, otomobil ve gemilerde topraklama da  DC güç kaynağından, yük elemanlarına yalnızca bir hat uzatılır ve dönüş hattı olarak, aracın metal gövdesi kullanılır. Bunun için, güç kaynağının kutuplarından birini yüke, yükün diğer ucuyla güç kaynağının serbest kalan kutbunu da metal gövdeye bağlamak yeterlidir. „Topraklama‟ ucu diye, metal gövdeye bağlanan uca denir ve bu aslında toprakla ilgisi olmayan „hayali bir topraklamadır.

Yüksek Yapılarda Topraklama

Yüksek yapılarda topraklama sistemi, elektriksel altyapının en önemli unsurlarından biridir ve yürütülecek işlerin güvenliğini doğrudan etkiler. Topraklama sistemi, kısa süreli arıza akımları, durağan akımları ve bunları kaynağa ya da toprağa geri taşıyan yüksek frekanslı gürültü akımlarını karşılayabilmeli ve gürültü akımları için gerilim düşmesini sıfıra yakın tutarak hata akımlarının da tehlike yaratmasını önlemelidir. Aynı zamanda topraklama sistemindeki yıldırım etkilerine karşı da insanları ve aygıtları koruyabilmelidir.

Yüksek yapılarda tesisin kullanıma açılması ve aygıtların topraklama sistemine bağlanması ile birlikte problemler de ortaya çıkmaya başlar. Toprağın temizlik düzeyi, yakınında bulunan diğer topraklama sistemlerinin ve bundan daha fazla olarak da   tesisatın kendisine ait aygıtların yaratacağı etkilere bağlıdır.

Örneğin A.G. şebekelerinden biri olan TN-C sisteminde üçüncü harmonikler içinde olmak üzere nötr ve toprak akımları, tesisatın nötr iletkenlerinde, koruyucu iletkenlerde ve metal bağlantılarda birbirine karışmaktadır. Ortak bağlantı noktasının besleme tarafında TN-C sistemleri ile bağlantılı olsalar dahi yüksek yapılarda tüm elektrik tesisatlarında TN-S sistem kullanılmalıdır. Tek bir toprak-nötr bağının var olması son derece önemlidir.

Sonuç

Topraklama sayesinde olası bir hata akımı direkt olarak toprağa akar. Ancak herhangi bir topraklama yapılmadığı takdirde hata akımı doğrudan arızalanan cihaza dokunan kişilere geçer.

Topraklama uygun şekilde yapılmadığında ise cihaz ve makinelerin arızalanması riskinin yanı sıra elektrik çarpması tehlikesi de artar. Bunlara ek olarak ekipmanlar hata verebilir, istenmeyen gerilim ve akım değişiklikleri yaşanabilir veya güç faktörü sorunları görülebilir.
Topraklama sistemi, hata akımını bir iletken yardımıyla toprağa iletir. İyi bir topraklama sistemi sadece güvenliği sağlamaz aynı zamanda hem topraklama tesisinin hem de ekipmanların görebileceği hasarlar ile yangınların da engellenmesine yardımcı olur.   Doğru yapılmış bir topraklama sistemi ile kaçak akımların toprağa güvenli bir şekilde iletilmesi sağlanır.

KAYNAKLAR

1.  Elk.Müh. Ahmet Becerik Yüksek Yapılar’da Elektrik Mühendisliği-IX“Topraklama ve  Elektromanyetik Uyum (EMC)”

2. ANASIZ Kadir, Elektrik Ölçü Aletleri ve Elektriksel Ölçmeler,

3.  “Elektrik Ġüç Tesisleri Yönetmeliği”,

4 .Nacar Mahmut, Elektrik Şebeke ve Tesisleri, Color Ofset Matbaacılık, İskenderun,

ismail.bozkurt@marmara.edu.tr