Alçak Gerilim Tesisatlarında Neden Toprak Kaçağı Koruması Gereklidir?
Toprak arızası çok düşük olduğunda...
Alçak gerilim devre kesicilerin ve sigortaların, aşırı yük koşullarından ve arızalardan kaynaklanan aşırı akım durumunda çalıştığını hepimiz bilmeliyiz. İstatistiklerin dediği gibi, AG kurulumlarında en yaygın arıza tipi bir toprak arızasıdır, ancak toprak arızaları nedeniyle akan akımın aşırı akım koruma cihazlarını çalıştıramayacak kadar düşük olduğu durumları sıklıkla görürüz.
AG kurulumlarında toprak kaçağı koruması neden gereklidir?
Birisinin canlı bir iletkenle doğrudan temas etmesi durumunda aşırı akım koruma cihazının çalışmayacağını not etmek önemlidir. Peki neden? Çünkü vücuttan toprağa akan akım, cihazları çalıştırmak için çok düşük olmasına rağmen çoğu zaman ölümcül elektrik çarpmalarına neden olacak kadar yüksek olacaktır.
Bu iki sorun, toprak kaçağı koruma cihazlarının kullanılmasıyla giderilebilir.
Toprak kaçağı tespiti için kullanılan iki genel cihaz tipi olduğunu unutmamalıyız: voltajla çalışan ve akımla çalışan.
Voltajla çalışan cihazlar artık kullanılmamaktadır ancak eksiksiz olması için topraklama iletkeninde veya tesisatın metal yapısı ile bir yardımcı toprak elektrotu arasında seri olarak bağlanmış bir bobinden oluşuyorlardı. Cihaz, metal aksamda toprağa göre bir voltaj artışı algılardı ve bu meydana geldiğinde devre kesiciyi açardı.
Akımla çalışan cihazlar, tek fazlı bir sistem için, Şekil 1'de gösterildiği gibi, farklı bir prensipte çalışır. Devreler hatasız olduğunda, faz iletkeninde (lph) akan akım, nötrde (ln) akan akımla aynı olacaktır.
Bir toprak arızası varsa bir miktar akım (sol) toprak yolu üzerinden kaynağa geri akacak ve faz ve nötrden geçen akımda bir dengesizlik yaratacaktır.
Basit devrede tek fazlı RCD
Genellikle faz ve nötr iletkenleri bir çekirdek denge transformatöründen geçirerek ölçülen bu durum dengesizliktir. Herhangi bir akım dengesizliği, algılama bobini tarafından alınan ve önceden belirlenmiş bir seviyeye ulaşırsa açma bobininin çalışmasına neden olacak bir manyetik akım üretir.
Cihazı çalıştırmak için gereken akım dengesizliği uygulamaya göre değişir.
Bununla birlikte, RCD elektrik çarpmasına karşı koruma sağlamak için kullanıldığında, artık çalışma akımı olduğunda, 30 mA'yı aşmayan bir nominal artık çalışma akımına (cihazın çalışmasını sağlayan akım dengesizliğinde) ve 40 ms'yi aşmayan 150 mA'lıkbir çalışma süresine sahip olmalıdır.
Günümüzde çoğu tüketici birimi, devrelerde priz çıkışlarına toprak kaçağı koruması sağlayan entegre bir RCD ile baralarda bir bölme içermektedir. Cihazlar tek fazlı sistemlerle sınırlı değildir.
Aşağıdaki resimde, üç fazlı bir dağıtım panosundan bir motora beslemeye bağlı üç fazlı bir RCD'yi göstermektedir. Bu özel durumda, RCD, dolaylı temasa karşı koruma sağladığından, belki 500 mA'lık bir kaçak akımda çalışacak şekilde ayarlanabilir.
RCD'nin, minyatür devre kesiciler (MCB) ve kompakt tip devre kesiciler (MCCB) gibi aşırı akım koruma cihazlarına ek olarak sağlandığını unutmayın. RCD ve MCB fonksiyonlarını birleştiren aşırı akım cihazlı (RCBO) artık akım kesici olarak bilinen cihazlar vardır.
Toprak kaçağı tespiti tekniği de alçak gerilim sistemleriyle sınırlı değildir.
Üç fazlı RCD
Teknik, yüksek voltajlı sistemlerde kullanılır, ancak kullanılan tek yöntem are denge yöntemi değildir. Örneğin, toprak arıza akımını tespit etmenin başka bir yolu, bir akım trafosu kullanarak besleme noktasında topraklama iletkeninde akan akım miktarını izlemektir. Akım miktarı belirli bir değeri aşarsa, beslemeyi kesmek için bir devre kesici çalışır.
Alçak gerilim kaynaklarındaki her artık akım devre kesicisinde, basıldığında trafodan geçen faz ve nötr iletkenlerinde dengesizlik oluşturan bir test düğmesi bulunur. Bu, artık çalışma akımının büyüklüğüne veya açma süresine ilişkin bir test sağlamasa da, açma mekanizmasının test edilmesini sağlar. Bu amaç kullanılmak için tescilli test ekipmanı mevcuttur.
RCD'ler hassas cihazlar olduğundan ve RCD'lerin arızalanmaları yaygın görülen bir durum olduğundan RCD'nin servis verilebilirliğini doğrulamak için test düğmesinin periyodik olarak kullanılması çok önemlidir. Yani, kontakların kapalı olduğu ancak cihazın istendiğinde çalışmadığı anlamına gelecek şekilde başarısız olurlar.
Bu arıza özelliği, doğrudan temastan kaynaklanan yaralanmalara karşı korumanın tek yolu olarak bir RCD'ye güvenilmemesi gerektiği anlamına gelir. Bunun bir başka nedeni de, RCD'nin doğrudan temas durumunda çalışabilmesi için 'mağdur' üzerinden en az 30 mA'lik bir akımın geçmesi gerektiğidir.
Bu akım miktarı kas kasılmasını sağlayacak kadar büyüktür, bu nedenle çoğu durumda ventrikülerfibrilasyon gibi elektriksel yaralanma etkilerini neredeyse önlerken, merdivenden düşme veya duvara savrulma gibi kas kasılmasından kaynaklanan yaralanmaları önlemeyebilir.
İşyerinde Elektrik Düzenlemeleri yaralanmayı önlemeyi amaçladığından ve bir RCD doğrudan temas durumunda bir yaralanmayı engelleyemediğinden, doğrudan temas yaralanmasına karşı tek koruma aracı olarak kullanılmasının yasayı karşılaması olası değildir. Bununla birlikte, cihazın yaralanmalara karşı ek koruma sağlamadaki değeri hafife alınmamalıdır.
Bir RCD kullanımının zorunlu olarak görülmesi gereken bazı durumlar vardır. Bunlar aşağıdaki gibidir:
- TT tesisatlarında priz çıkış devrelerinde;
- Soketin dış mekan ekipmanına güç sağlamak için kullanılacağının öngörüldüğü priz çıkış devrelerinde;
- Örneğin, suolması nedeniyle artan bir riskin olduğu durumlarda. Bu, güç yıkayıcılarına giden güç kaynaklarını içerir;
- 240 V el aletleri ve elektrikli aletlerin kullanıldığı yerler. Özellikle şantiye ve atölye gibi çalışma ortamlarında,
- Toprak referanslı iletkenlerin maruz kalabileceği test alanlarında.
Birçok devre ve cihaz, örneğin radyo frekans tesisatçıları aracılığıyla toprağa kaçak akımlar üretir. Bu, daha büyük sistemlerde, normal çalışma koşulları altında koruyucu iletkenlerden akan oldukça önemli miktarda toprak kaçağı akımı olabileceği anlamına gelir.
Bu tür kurulumlarda, başlangıç noktasına kurulan 30 mA RCD, rahatsız edici açmalara maruz kalabilir, bu nedenle RCD'ler yüklere daha yakın kurulmalıdır.
RCD'ler seri olarak kurulursa, bunlar arasında ayrım, tedarik noktasına en yakın olan RCD'lerde en yüksek gecikme ile RCD'lere zaman gecikmeleri oluşturularak sağlanabilir.