Topraklama, meydana gelebilecek bir hata durumunda elektrikli cihazları kullananların can güvenliğini sağlamak ve cihazların tahrip olmasını önlemek amacıyla uygulanacak en önemli işlemlerden biridir. Elektrik uygulamalarında çok önemli yere sahip olan nötr ve topraklama yöntemlerini sizler için derledik.
Sistem topraklamaları için genellikle üç ana kategori de incelenebilir.
İzoleli Nötr Sistem
Nötr doğrudan topraklanmamıştır. Gerçekte, elektrik sistemi topraklama için sistem kapasitesi üzerinden topraklanır.
Topraklama arızası, kablo taşıma kapasitesindeki fazla akım nedeniyle kaçak akıma neden olur ve sağlıklı fazların gerilimi, hattın gerilimine kadar yükselmez. Böylece, sistem mevcut toprak arızasıyla çalışarak sistem devamlılığını ve arzını geliştirir.
Yalıtılmış nötr sistem
“Kaçak yerinin tespit edilmesi çok zordur. Ana algılama bileşenleri bir voltmetredir. Bu yöntem genellikle AG ağları için kullanılır.”Doğrudan Topraklama
Güç transformatörlerinin veya jeneratörün nötrü, doğrudan toprağa bağlanır.
Kaçak akım = üç fazlı simetrik kısa devre akımı ve nominal akımın 20 ila 30 katı arasında yükselebilir. Sağlam fazdaki aşırı gerilim, toprak gerilimini aşmaz.
Doğrudan topraklama şeması
“Sistem doğrudan topraklandığında kaçak akımı sınırlaması yoktur.”Topraklama Empedansı
Bu yöntemin amacı daha fazla güvenlik için kaçak akımı sınırlamaktır. Üç tip topraklama empedansı vardır:
► Direnç,
► Reaktans,
► Ark söndürme bobini (petersen bobin).
1) Direnç Üzerinden Topraklama
Nötr, toprağa bir direnç vasıtasıyla bağlanır. Kaçak akım seçilen değerle sınırlıdır: If = V / R
R = Direncin değeri (W)
V = Şebeke gerilimi (kV)Direnç tarafından düzgün şekilde topraklanmış bir sistem, geçici aşırı gerilimlerle zararlı etkilere maruz kalmaz.
Direnç üzerinden topraklama şeması
► Kaçak akımları geçen devrelerdeki ve cihazdaki mekanik zorlamaları azaltmak için,
► Elektrik çarpmalarını azaltmak için, personel için kaçak akımlarının neden olduğu tehlikeler giderilir.“Akıma izin verilen topraktaki kaçak akım seviyesine göre iki sınıf vardır; yüksek direnç değeri ve düşük direnç değeri (bu iki sınıfı tanımlayan toprak kaçak akımı seviyesi için kabul edilmiş standartlar yoktur)”
► Düşük direnç değeri tipik olarak 10 A üzerinde ve 3000 A’ya kadar toprak kaçak akım seviyeleri için kullanır.Her iki sınıf da toprak kaçak akımınısınırlamak ve sistemi geçici aşırı gerilimlerden (güvenli bir seviyeye kadar) korumak için tasarlanmıştır. Bununla birlikte, yüksek direnç yöntemi, bir toprak kaçağının anında giderilmesini gerektirmez. Çünkü kaçak akım çok düşük bir seviyeyle sınırlıdır, yüksek direnç değeri ile ilişkili koruyucu taslak genellikle algılama ve alarmdır.
Düşük dirençli yöntemde, topraklanmış devrenin derhal ve seçici olarak arınma avantajına sahiptir. Ancak minimum kaçak akımın, uygulanan toprak kaçak akım rölesinin hareketli kontağını olumlu bir şekilde harekete geçirmek için yeterince büyük olması gerekir.
2) Reaktans Üzerinden Topraklama
Reaktans üzerinden topraklama şeması
Bu yöntemde, geçici aşırı gerilimi önlemek için, toprak kaçak akımı üç fazlı kaçak akımının en az %60’ı olmalıdır. Bu, direnç kullanan sistemde arzu edilen kaçak akımının seviyesinden oldukça yüksektir. Dolayısıyla reaktans topraklaması genellikle direnç kullanan sisteme bir alternatif olarak düşünülemez.“Bu sistem, sistem transformatörü mevcut olmadığında kullanılır (Üçgen bağlı sistem).”
3) Ark Söndürme Bobini Üzerinden Topraklama
Ark söndürme bobini üzerinden topraklama şeması
“Topraklama arızasında yalıtkan,havada flaş gibi yanıp sönüyorsa kendi kendini söndürebilir. Bu topraklama yöntemi öncelikle 110 kV’luk sistemlerde, büyük oranda havai enerji hatlarındanveya dağıtım hatlarında oluşur.”Bu tür yapıların sistemleri nadiren endüstriyel veya ticari güç sistemlerinde kullanılmaktadır.
X1: Sistemin Pozitif Denklem reaktansı
R0: Faz başına faz sırası direnci
XC0: Faz başına dağıtılan, sistemin topraklanması için reaktans kapasitif
V: Şase gerilimi
