Elektrik Çarpmalarına ve Elektrik Yangınlarına Karşı Koruma | Bölüm 3
- Hüseyin GÜZEL
- Feb 18
- 16 min read
Bu kaynak, elektrik çarpması ve elektrik kaynaklı yangınları önlemek amacıyla kullanılan Kaçak Akım Cihazları (RCD) ve diğer güvenlik sistemlerini teknik ayrıntılarıyla ele almaktadır. Metin, farklı akım dalga biçimlerine göre özelleşmiş AC, A, F ve B tipi RCD modellerinin işleyiş prensiplerini ve çevresel faktörlere karşı dayanıklılıklarını açıklamaktadır. Güvenli düşük gerilim sistemleri olan SELV, PELV ve FELV gibi alternatif koruma yöntemlerinin yanı sıra, cihazların yalıtım sınıfları ve kurulum standartları hakkında detaylı bilgiler sunulmaktadır. Ayrıca, birden fazla koruma cihazının bulunduğu tesisatlarda seçicilik ve koordinasyon kuralları vurgulanarak sistem sürekliliğinin nasıl sağlanacağı belirtilmektedir. Teknik rehber niteliğindeki bu içerik, elektrik tesisatlarında güvenliği maksimize eden donanımların doğru seçimi ve uygulanması için kapsamlı bir temel oluşturmaktadır.
İÇİNDEKİLER TABLOSU:
Kaçak (Artık) Akım Cihazları (RCD'ler)
Entegre veya Uyarlanabilir RCD Modüllü Endüstriyel Tip Devre Kesiciler
RCD'li Ev Tipi ve Benzeri Minyatür Devre Kesiciler
Ayrı Toroidal Akım Trafolu RCD'ler
RCD'lerin Bozulmalara Karşı Duyarlılığı
Ana elektriksel bozulma türleri
Başlıca iklimsel bozukluk türleri
SI Tipi RCD'leri rahatsız edici açmaya karşı bağışıklığı
Ayrı toroidal akım trafolu RCD'lerin kurulumuna ilişkin öneriler
Kaçak akım devre kesicisinin karakteristik seçimi
Kaçak Akım Koruma Cihazlarının Koordinasyonu
2 seviyede seçicilik
3 veya 4 seviyede seçicilik
SELV Kullanımı (Güvenli Ekstra Alçak Gerilim)
PELV Kullanımı (Ekstra Düşük Voltajla Koruma)
FELV Sistemi (Fonksiyonel Ekstra Alçak Gerilim)
Gelişmiş RCD (Kaçak Akım Cihazları) Mühendisliği ve Koordinasyonu
1| Kaçak (Artık) Akım Cihazları (RCD'ler)
Kaçak Akım Cihazları (RCD'ler), elektrik tesisatlarında güvenliği sağlamak amacıyla tasarlanmış, temel çalışma prensibi devredeki akımların vektörel dengesine dayanan koruma ekipmanlarıdır. RCD teknolojisinin temelinde, bir elektrik devresinin tüm akım taşıyan iletkenlerini kapsayan bir manyetik çekirdek bulunur; bu çekirdek üzerinde üretilen manyetik akı, her an akımların vektörel toplamına bağlıdır.
Normal ve sağlıklı bir elektrik devresinde, bir yönde giden akım (I1) ile ters yönde dönen akımın (I2) toplamı sıfırdır. Bu denge durumunda manyetik çekirdekte herhangi bir akı oluşmaz ve cihazın bobininde bir elektromotor kuvvet (e.m.f.) indüklenmez. Ancak, bir toprak hatası veya izolasyon bozukluğu durumunda, akımın bir kısmı toprağa akar ve bu denge bozulur. İletkenler arasındaki bu akım farkı, "artık" veya "kaçak" akım olarak bilinir ve çekirdekte manyetik bir akıya neden olarak cihazın açma mekanizmasını tetikler.
RCD'ler genellikle "Voltajdan Bağımsız" (VI) teknolojisi ile çalışır. Bu teknolojide, mekanizmayı açmak için gereken enerji, hat voltajından bağımsız olarak doğrudan kaçak akımdan sağlanır. Bu cihazlar; endüstriyel tip kompakt şalterler (MCCB), açık tip devre kesiciler (ACB) veya minyatür devre kesiciler (MCB) içine entegre edilmiş modüller halinde bulunabileceği gibi, ayrı toroidal akım trafoları ile birlikte de kullanılabilirler. Özellikle TT topraklı sistemlerin kaynağında, seçici açma ve hizmet sürekliliği sağlamak amacıyla RCD kullanımı zorunludur
Temel özellikler Şekil-F46'da şematik olarak gösterilmiştir.
1.1| Tanım
Bir manyetik çekirdek, bir elektrik devresinin tüm akım taşıyan iletkenlerini kapsar ve çekirdekte üretilen manyetik akı, her an akımların vektörel toplamına bağlı olacaktır; bir yönde geçen akımlar pozitif (Ι1), ters yönde geçen akımlar negatif (Ι2) olarak kabul edilir.
Normal olarak sağlıklı bir devrede, Ι1 + Ι2 = 0 ve manyetik çekirdekte akı olmayacak ve kendi bobininde sıfır e.m.f. olacaktır.
Bir toprak arıza akımı Ιd, çekirdekten arızaya geçecek ancak toprak yoluyla veya TN-topraklı bir sistemde koruyucu iletkenler aracılığıyla kaynağa geri dönecektir. Manyetik çekirdekten geçen iletkenlerdeki akım dengesi bu nedenle artık mevcut değildir ve fark çekirdekte manyetik akıya neden olur.
Fark akımı, "artık" yada "kaçak" akım olarak bilinir ve ilke, "kaçak akım" ilkesi olarak adlandırılır.
Şekil-F46: RCD Prensibi
Voltajdan Bağımsız (VI) teknolojisinde (Şekil F47a), çekirdekte ortaya çıkan alternatif akı bir e.m.f'yi indükler. bobininde, böylece açma cihazının çalışma bobininde bir akım I3 akar. Artık akım, açma cihazını doğrudan veya bir elektronik röle aracılığıyla çalıştırmak için gereken değeri aşarsa, ilgili devre kesici açılır. Mekanizmayı açmak için gereken enerji, hat voltajından bağımsız olarak doğrudan artık akımdan gelir.
Şekil-F47a: Voltajdan Bağımsız (VI) RCD Teknoloji | Elektronik Devre Ağa Bağlı Değil
Bu teknoloji ile, elektronik devre ve açma ünitelerine güç verilmesi gerektiğinden, hat voltajı çok düşükse RCD algılayabilecek ancak açma yapmayacaktır.
Açmaya izin vermek için minimum besleme hattı voltajı 50 V'tur.
1.2| RCD'lerin Form Faktörleri
Kaçak Akım Cihazları (RCD) genellikle aşağıdaki bileşenlere dahil edilir veya bunlarla ilişkilendirilir:
IEC 60947-2 ve ek B veya M'ye uygun endüstriyel tip kompakt tip devre kesiciler (MCCB) ve açık tip devre kesiciler (ACB)
IEC 60947-2 ve ek B veya M'ye uygun endüstriyel tip minyatür devre kesiciler (MCB)
Ev ve benzeri kullanımlar IEC 60898, IEC 61008, IEC 61009, IEC 62423 ile uyumlu minyatür devre kesiciler (MCB)
Belirli ulusal standartlara uygun artık yük anahtarı
IEC 60947-2 ek M'ye uygun ayrı toroidal (halka tipi) akım trafolu röleler
RCD'ler, diğer RCD'ler ile koordine olma yeteneklerinin seçici açmaya izin verdiği ve böylece gereken hizmet sürekliliği seviyesini sağladığı TT topraklı kurulumların kaynağında zorunlu olarak kullanılır.
1.2.1| Entegre veya Uyarlanabilir RCD Modüllü Endüstriyel Tip Devre Kesiciler (bkz. Şekil F48)
Şekil-F48: RCD Modüllü Endüstriyel Tip Devre Kesiciler (CBs)
RCD modüllü endüstriyel tip devre kesiciler, yardımcı bir RCD modülüyle ilişkilendirilebilecek DIN rayına monte üniteler dahil uyarlanabilir kaçak akım devre kesiciler mevcuttur
Grup, kapsamlı bir koruma işlevi yelpazesi sunar (izolasyon, kısa devreye, aşırı yüke ve toprak arızasına karşı koruma sağlar)
1.2.2| RCD'li Ev Tipi ve Benzeri Minyatür Devre Kesiciler (bkz. Şekil F49)
Şekil-F49: Toprak kaçağı koruması için evsel kaçak akım devre kesiciler (RCCB'ler)
1.2.3| Ayrı Toroidal Akım Trafolu RCD'ler (bkz. Şekil F50)
Ayrı toroidal CT'lere sahip RCD'ler, devre kesicilerle birlikte kullanılabilir.
Şekil-F50: Ayrı toroidal akım trafolu RCD'ler (Vigirex)
1.3| RCD Türleri
Arıza kaçak akımı, yük özelliklerine bağlı olarak çeşitli dalga biçimleri alabilir. Farklı kaçak akım biçimlerinin uygun şekilde korunması için IEC 60755'te aşağıdaki RCD türleri tanımlanmıştır:
AC Tip: AC tipi RCD'ler, kaçak (artık) sinüzoidal alternatif akımları algılar. AC tipi RCD'ler genel kullanıma uygundur ve pratikteki uygulamaların çoğunu kapsar.
A Tipi: AC tipi RCD'lerin algılama özelliklerine ek olarak, A Tipi RCD'ler, titreşimli DC kaçak akımını algılar. Bu tür dalga formları, elektronik yüklerde diyot veya tristör doğrultucu devresinden kaynaklanabilir. A Tipi RCD, özellikle tek fazlı sınıf 1 elektronik yükler için kullanılmak üzere tasarlanmıştır.
F Tipi: F Tipi RCD'ler, yakın zamanda IEC 62423 ve IEC60755'te tanıtılan yeni bir RCD türüdür. A tipi RCD'lerin algılama özelliklerine ek olarak, F tipi RCD'ler, tek fazlı değişken hızlı sürücülerin kullanılabileceği devre koruması için özel olarak tasarlanmıştır. Bu devrelerde, artık akımın dalga biçimi, motor frekansı, dönüştürücü anahtarlama frekansı ve hat frekansı dahil olmak üzere çoklu frekansların bir bileşimi olabilir. Enerji verimliliği nedeniyle belirli yüklerde (çamaşır makinesi, klima,…) frekans dönüştürücülerin kullanımı artmaktadır ve F tipi RCD bu yeni uygulamaları kapsayacaktır. F Tipi RCD ayrıca modern bozulmaya karşı dayanım özelliklerine sahiptir (dalgalanma akımında açmaz). Sinüzoidal veya darbeli DC diferansiyel akımın üzerine 10 mA'lık saf bir doğru akım bindirilse bile açma yeteneğine sahiptirler.
B Tipi: B Tipi RCD'ler, sinüzoidal AC, titreşimli DC, çoklu frekansın bileşiminin yanı sıra düzgün DC kaçak akımlarını algılayabilir. Ayrıca açma koşulları 50Hz'den 1kHz'e kadar farklı frekanslarla tanımlanır. Bir AC elektrik dağıtım şebekesinde, saf DC artık akım esas olarak üç fazlı doğrultucu devrelerden ve ayrıca bazı spesifik tek fazlı doğrultuculardan üretilebilir. B Tipi RCD'lerin değişken hızlı sürücüler, PV sistemi, EV şarj istasyonu ve tıbbi ekipman gibi üç fazlı doğrultuculu yükler için kullanılması amaçlanmıştır. Şekil F51, ana uygulamaları ve dalga biçimleriyle farklı RCD türlerinin tanımını özetlemektedir. Farklı tipteki RCD'lerin (AC, A, F ve B) Rus bebekleri gibi iç içe geçtiğine dikkat edilmelidir: örneğin B tipi, ayrıca F tipi, A tipi ve AC tipi gerekliliklerine de uygundur.
Şekil-F51: Farklı RCD türleri
IEC 60755'in Ek B'si, farklı elektronik yük mimarileri için olası yük ve kaçak akım dalga biçimlerini verir ve her durum için uygun RCD türlerini önerir. (bkz. Şekil F52)
Şekil-F52: Elektronik yüklerde olası arıza akımları ve uygun RCD tipleri - IEC 60755
1.4| RCD'lerin Bozulmalara Karşı Duyarlılığı
Bazı durumlarda, çevre koşulları RCD'lerin doğru çalışmasını bozabilir:
"Rahatsız Edici" Açma: Durum gerçekten tehlikeli olmadan güç kaynağında kesinti. Bu tür açma genellikle tekrarlayıcıdır ve büyük rahatsızlıklara neden olur ve kullanıcının elektrik güç kaynağının kalitesine zarar verir.
Tehlike Durumunda Devreye Girmeme: Rahatsız edici açmalardan daha az algılanabilir olan bu arızalar, kullanıcı güvenliğini tehlikeye attıkları için yine de dikkatle incelenmelidir.
1.4.1| Ana elektriksel bozulma türleri
1.4.1.1| Kalıcı Toprak Kaçak Akımları
Her AG kurulumunun toprağa kalıcı bir kaçak akımı vardır, bu da şunlardan biridir:
Üç fazlı devreler için canlı (enerjili) iletkenler ve toprak arasındaki içsel kapasitans dengesizliği veya
Tek fazlı devreler için canlı iletkenler ve toprak arasındaki kapasitans
Kurulum ne kadar büyük olursa, kapasitansı o kadar büyük olur ve sonuç olarak artan kaçak akım olur.
Toprağa giden kapasitif akım bazen elektronik ekipmanla (otomasyon, IT ve bilgisayar tabanlı sistemler, vb.) ilişkili kapasitörlerin filtrelenmesiyle önemli ölçüde artırılır.
Daha kesin verilerin yokluğunda, belirli bir kurulumdaki kalıcı kaçak akım, 230 V 50 Hz'de ölçülen aşağıdaki değerlerden tahmin edilebilir:
Tek fazlı veya üç fazlı hat: 1,5 mA /100m
Isıtma zemini: 1mA / kW
Faks terminali, yazıcı: 1 mA
Mikrobilgisayar, iş istasyonu: 2 mA
Fotokopi makinesi: 1,5 mA
IEC ve birçok ulusal standarda uygun RCD'ler 0,5 IΔn ve IΔn arasında açma yapabildiğinden, 0,5 IΔn'den yüksek artık akımlar için istenmeyen açmaları önlemek için kurulumun devrelerin alt bölümlerine bölünmesi önerilir.
Genişletilmiş topraklı kurulumların genişletilmesi veya kısmen yenilenmesi gibi çok özel durumlar için üreticilere danışılmalıdır.
1.4.1.2| Yüksek frekanslı bileşenler (harmonikler, geçici akımlar vb.)
Bilgisayar ekipmanı güç kaynakları, dönüştürücüler, hız düzenleyicili motorlar, floresan aydınlatma sistemleri ve yüksek güçlü anahtarlama cihazları ve reaktif enerji kompanzasyon bankaları çevresinde üretilir.
Bu yüksek frekanslı akımların bir kısmı, parazit kapasitanslar aracılığıyla toprağa akabilir. Kullanıcı için tehlikeli olmasa da, bu akımlar yine de diferansiyel cihazların sıkıntılı açmasına neden olabilir.
SI tipi RCD'ler, tehlikeli olmayan yüksek frekanslı artık akımlar mevcut olduğunda rahatsız edici açmayı önlemek için tasarlanmış belirli bir frekans yanıt eğrisine sahiptir.
1.4.1.3| Enerjileme
Yukarıda bahsedilen kapasitansların ilk enerjilendirilmesi, Şekil F53'te gösterilene benzer şekilde, çok kısa süreli yüksek frekanslı geçici akımlara yol açar.
IT topraklamalı bir sistemde ani bir ilk arızanın meydana gelmesi, iki sağlıklı fazın toprak üzerinde faz/faz voltajına ani yükselmesi nedeniyle yüksek frekansta geçici toprak kaçak akımlarına da neden olur.
SI tipi RCD'ler, küçük bir açma gecikmesi sunar ve bu geçici akımın rahatsız edici açma olmadan geçmesine izin verir.
Şekil-F53: Standartlaştırılmış 0,5 μs/100 KHz akım geçici dalgası
1.4.1.4| Ortak mod aşırı gerilimleri
Elektrik şebekeleri, yıldırım düşmesi veya sistem çalışma koşullarındaki ani değişiklikler (arızalar, sigorta çalışması, anahtarlama vb.) nedeniyle aşırı gerilimlere maruz kalır.
Bu ani değişiklikler genellikle endüktif ve kapasitif devrelerde büyük geçici gerilimlere ve akımlara neden olur. Kayıtlar, AG sistemlerinde aşırı gerilimlerin genellikle 6 kV'un altında kaldığını ve bunların geleneksel 1,2/50 μs darbe dalgasıyla yeterince temsil edilebileceğini ortaya koymuştur (bkz. Şekil F54).
Şekil-F54: Standartlaştırılmış 1.2/50 μs voltaj geçici dalgası
Bu aşırı gerilimler, birkaç onlarca amperlik bir tepe değerine sahip, geleneksel 8/20 μs biçimindeki bir akım darbe dalgasıyla temsil edilen geçici akımlara yol açar (bkz. Şekil F55).
Şekil-F55: Standartlaştırılmış akım-impuls dalgası 8/20 μs
Geçici akımlar, tesisatın kapasitansları aracılığıyla toprağa akar. SI tipi RCD'ler, yüksek bir aşırı akım akımı kapasitesi sunar ve 3kA'dan daha yüksek 8/20µs akım darbesine dayanabilir.
1.4.2| Başlıca iklimsel bozukluk türleri
1.4.2.1| Soğuk
- 5°C'nin altındaki sıcaklıklarda, RCD'deki çok yüksek hassasiyetli elektromekanik röleler, yoğuşma - dondurma işlemi ile "kaynaklanabilir". “SI” tipi cihazlar - 25 °C'ye kadar olan sıcaklıklarda çalışabilir.
1.4.2.2| Yüksek konsantrasyonda kimyasal veya toz içeren ortamlar
RCD'leri yapmak için kullanılan özel alaşımlar, korozyondan önemli ölçüde zarar görebilir.
Toz ayrıca mekanik parçaların hareketini de engelleyebilir.
Şekil F56'da standartlar tarafından tanımlanan şiddet seviyelerine göre alınması gereken önlemlere bakın.
Yönetmelikler, toprak kaçağı korumasının seçimini ve uygulanmasını tanımlar.
Ana referans metni IEC 60364-5-51'dir:
Aşındırıcı veya kirletici maddelerin varlığında dış etkiler için bir sınıflandırma (AFx) verir,
Aşırı etkilere göre kullanılacak malzeme seçimini tanımlar.
Şekil-F56: IEC 60364-5-51 standardına göre dış etki sınıflandırması
1.4.3| SI Tipi RCD'leri rahatsız edici açmaya karşı bağışıklığı
SI Tip RCD'ler, kirli ağ, yıldırım etkisi, yüksek frekanslı akımlar, RF dalgaları vb. durumlarda rahatsız edici açma veya açma olmamasını önlemek için tasarlanmıştır. Aşağıdaki Şekil F57, bu tip RCD'ler tarafından gerçekleştirilen testlerin seviyelerini gösterir.
Şekil-F57: Schneider Electric RCD'ler tarafından uygulanan rahatsız edici açma testlerine karşı bağışıklık
1.4.4| Ayrı toroidal akım trafolu RCD'lerin kurulumuna ilişkin öneriler
Artık akım dedektörü, üzerine bir tel bobininin sarıldığı çok yüksek manyetik geçirgenliğe sahip kapalı bir manyetik devredir (genellikle dairesel), topluluk bir toroidal (veya halka tipi) akım transformatörü oluşturur.
Yüksek geçirgenliği nedeniyle, çekirdek tarafından kapsanan iletkenlerin mükemmel simetrisinden herhangi bir küçük sapma ve demirli malzemenin (çelik muhafaza, şasi elemanları, vb.) yakınlığı, büyük yük zamanlarında manyetik kuvvetlerin dengesini yeterince etkileyebilir. RCD'nin istenmeyen açmasına neden olmak için akımlar (motor çalıştırma akımı, trafo enerji veren akım dalgalanması vb.)
Özel önlemler alınmadıkça, çalışma akımı IΔn'nin maksimum faz akımı Iph'ye (maks.) oranı genellikle 1/1000'den azdır.
Bu sınır, Şekil F58'de gösterilen ve Şekil F59'da özetlenen önlemler benimsenerek önemli ölçüde artırılabilir (yani yanıt duyarsızlaştırılabilir).
Şekil-F58: IΔn/Iph (maks.) oranını azaltma yöntemi
Şekil-F59: IΔn/Iph (maks.) oranını azaltma yöntemi
1.4.5| Kaçak akım devre kesicisinin karakteristik seçimi (RCCB - IEC 61008)
Anma Akımı
Bir RCCB'nin anma akımı, taşıyacağı maksimum sürekli yük akımına göre seçilir.
RCCB bir devre kesici ile seri olarak ve aşağı akış yönünde bağlanırsa, her iki öğenin anma akımı aynı olacaktır, yani In u In1 (bkz. Şekil F60'ın (a)'sı)
RCCB, Şekil F60'ın (b)'de gösterildiği gibi devre kesicilerle korunan bir devre grubunun yukarı akışında bulunuyorsa, o zaman RCCB anma akımı şu şekilde verilecektir: In u ku x ks (In1 + In2 + In3 + In4)
Elektrodinamik Dayanım Gereksinimleri
Kısa devrelere karşı koruma, bir yukarı akış SCPD (Kısa Devre Koruyucu Cihaz) tarafından sağlanmalıdır. RCCB ve SCPD'ler arasında koordinasyon gereklidir ve üreticiler genellikle RCCB'leri ve devre kesicileri veya sigortaları ilişkilendiren tablolar sağlar.
Şekil-F60: Kaçak akım devre kesiciler (RCCB'ler)
1.5| Kaçak Akım Koruma Cihazlarının Koordinasyonu
Seçicilik, ya zaman gecikmesi ile ya da daha sonra tek tek veya gruplar halinde korunan devrelerin alt bölümleriyle ya da her iki yöntemin bir kombinasyonu ile elde edilir.
Bu seçicilik, bir arıza konumunun hemen yukarı akışı dışında herhangi bir RCD'nin açılmasını önler:
Halihazırda mevcut olan ekipmanla, üç veya dört farklı dağıtım seviyesinde seçicilik mümkündür:
Ana genel dağıtım panosunda
Yerel genel dağıtım panolarında
Alt dağıtım panolarında
Bireysel cihaz koruması için prizlerde
Genel olarak, dağıtım panolarında (ve varsa alt dağıtım panolarında) ve bireysel cihaz korumasında, doğrudan temas tehlikelerine karşı ek koruma ile birlikte bir dolaylı temas tehlikesinin meydana gelmesi durumunda otomatik bağlantı kesme cihazları kurulur.
RCD'ler arasında seçicilik
İki RCD arasında tam seçiciliğe ulaşmak için genel şartname, aşağıdaki iki koşulu gerektirir:
Nominal artık çalışma akımları arasındaki oran > 3 olmalıdır
Yukarı akış RCD'sini geciktiren zaman
Seçicilik, çeşitli standartlaştırılmış hassasiyet seviyeleri kullanılarak elde edilir: 30 mA, 100 mA, 300 mA ve 1 A ve Şekil F61'de gösterildiği gibi karşılık gelen açma süreleri.
Şekil-F61: 3 seviyede toplam seçicilik
1.5.1| 2 seviyede seçicilik (bkz. Şekil F62)
Koruma:
Seviye 1: Arıza koruması için RCD zaman gecikmeli ayar I (endüstriyel cihaz için) veya tip S (ev cihazı için)
Seviye 2: Anlık RCD, prizleri besleyen devrelerde veya yüksek risk altındaki cihazlara (çamaşır makineleri, vb.) yüksek hassasiyetle (çamaşır makineleri vb.) Ayrıca bkz. Bölüm Q, Madde 3.
Schneider Electric çözümleri:
Seviye 1: Uyarlanabilir RCD modüllü (Vigicompact NSX160) Compact veya Acti 9 devre kesici, I veya S tipi ayarı
Seviye 2: Entegre RCD modülü (DPN Vigi) veya uyarlanabilir RCD modülü (örn. Vigi iC60) veya Vigicompact NSX ile devre kesici
Not: Yukarı akış RCCB ayarı, seçicilik kurallarına uymalı ve tüm aşağı akış toprak kaçak akımlarını hesaba katmalıdır.
Şekil-F62: 2 seviyede toplam seçicilik
1.5.2| 3 veya 4 seviyede seçicilik (bkz. Şekil F63)
Koruma:
Seviye 1: RCD zaman gecikmeli (ayar III)
Seviye 2: RCD zaman gecikmeli (ayar II)
Seviye 3: RCD zaman gecikmeli (ayar I) veya S tipi
Seviye 4: RCD anlık
Schneider Electric çözümleri:
Seviye 1: RCD ve ayrı toroidal transformatör (Vigirex RH) ile ilişkili devre kesici
Seviye 2: Vigicompact NSX veya Vigirex
Seviye 3: Vigirex, Vigicompact NSX veya Vigi iC60
Seviye 4:
Vigicompact NSX veya
Vigirex veya
Entegre veya uyarlanabilir RCD modülüne sahip Acti 9: Vigi iC60 veya DPN Vigi
Not: Yukarı akış RCCB ayarı, seçicilik kurallarına uymalı ve tüm aşağı akış toprak kaçak akımlarını hesaba katmalıdır.
Şekil-F63: 3 veya 4 seviyede toplam seçicilik
B tipi RCD'ler ile koordinasyon için özel durum:
Olası bir DC toprak kaçağı arıza akımı olduğunda, elektrik çarpmasına karşı koruma için bir B tipi RCD kullanılması gerekir. Bu durumda, yukarı akış RCD'si olası DC artık akımı tarafından körlenmemeli ve devrelerin başka herhangi bir bölümünde herhangi bir kaçak arıza akımı meydana geldiğinde normal korumasını sağlamalıdır.
Örneğin, Şekil F64'ün devresinde, seviye 2'deki 30mA RCD tip B, RCD ürün standardı IEC 62423'e göre maksimum DC açma eşiği 2*IΔn olabilir. Bu, bu 30mA RCD tip B'nin geçmesine izin verebileceği anlamına gelir. açma olmadan neredeyse 60mA DC artık akım ve yukarı akış RCD, bu yüksek düzeyde DC artık akımın varlığı ile performansından hiçbirini kaybetmemelidir.
Bu nedenle, Şekil F64'te gösterildiği gibi, DC akımı tarafından herhangi bir körleme etkisinden kaçınmak için genellikle 1. seviyede bir RCD tip B kullanılması önerilir. Ancak Schneider Electric başka bir olasılık önerdi.
Şekil-F64: B tipi RCD'ler arasındaki koordinasyon
Schneider Electric'teki bazı A tipi RCD, 60mA'ya kadar DC artık akıma duyarlı olmayacak niteliktedir. Şekil F65'te gösterildiği gibi, herhangi bir körleme riski olmaksızın 30 mA RCD tip B'nin yukarısında kullanılabilirler. AC tipi ve A tipi koruma davranışları, 60 mA düz DC kaçak akım varlığında bile garanti edilir.
Şekil-F65: A tipi RCD ve B tipi RCD arasındaki koordinasyon
Bu yüksek güvenlikli A tipi RCD şunları içerir:
Acti 9 RCD iID ve Vigi 300 mA, 500 mA
Vigi NG 125 300 mA, 500 mA, 1 A
Vigi C120 300 mA, 500 mA, 1 A
Compact NSXm, NSX 300 mA ve üstü
Şekil-F66: 2 veya 3 seviyede seçicilik ile kurulum örneği
2| Diğer Koruyucu Önlemler
2.1| Extra Alçak Gerilim (ELV)
2.1.1| SELV Kullanımı (Güvenli Ekstra Alçak Gerilim)
Ekstra düşük voltajlı güvenlik SELV, elektrikli ekipmanların çalışmasının ciddi bir tehlike oluşturduğu durumlarda (yüzme havuzları, eğlence parkları vb.) kullanılır.
Bu önlem, ulusal veya uluslararası (IEC 60742) standartlarına göre özel olarak tasarlanmış izolasyon transformatörlerinin sekonder sargılarından ekstra düşük voltajda güç sağlanmasına bağlıdır. Birincil ve ikincil sargılar arasındaki yalıtım düzeyine karşı darbeye dayanma gücü çok yüksektir ve/veya bazen sargılar arasına topraklanmış bir metal ekran dahil edilir.
İkincil voltaj asla 50 V rms'yi geçmez.
Tatmin edici arıza koruması sağlamak için üç kullanım koşuluna uyulmalıdır:
SELV'de hiçbir canlı iletken toprağa bağlanmamalıdır.
SELV tarafından sağlanan ekipmanın açıkta kalan iletken parçaları toprağa, açıkta kalan diğer iletken parçalara veya dış iletken parçalara bağlanmamalıdır.
SELV devrelerinin ve daha yüksek gerilimli diğer devrelerin tüm canlı parçaları, en azından bir güvenlik izolasyon transformatörünün birincil ve ikincil sargıları arasındaki mesafeye eşit bir mesafe ile ayrılmalıdır.
Bu önlemler şunları gerektirir:
SELV devreleri için diğer devrelerin en yüksek gerilimi için izole edilmiş kablolar kullanılmadığı sürece, SELV devreleri sadece kendileri için sağlanan kanalları kullanmalıdır.
SELV sistemi için soket çıkışlarında topraklama pimi kontağı olmamalıdır.
SELV devresi fişleri ve prizleri özel olmalıdır, böylece farklı bir voltaj seviyesine yanlışlıkla bağlantı mümkün olmaz.
Not: Normal koşullarda SELV voltajı 25 V'tan düşük olduğunda, doğrudan temas tehlikelerine karşı koruma sağlamaya gerek yoktur.
2.1.2| PELV Kullanımı (Ekstra Düşük Voltajla Koruma) (bkz. Şekil F67)
Bu sistem, yukarıda belirtilen yüksek riskli yerler dışında, düşük voltajın gerekli olduğu veya güvenlik nedenleriyle tercih edilen genel kullanım içindir. Konsept SELV sistemine benzer, ancak ikincil devre bir noktada topraklanabilir.
IEC 60364-4-41, referans PELV'nin önemini kesin olarak tanımlar.
Temel koruma, ekipmanın eş potansiyel kuşaklama bölgesinde olduğu ve nominal voltajın 25 V rms'yi geçmediği ve ekipmanın yalnızca normal olarak kuru yerlerde kullanıldığı ve insan vücudu ile geniş alan temasının sağlandığı durumlar dışında genellikle gereklidir. beklenmiyor.
Diğer tüm durumlarda, 12 V rms, temel korumanın sağlanmadığı durumlarda izin verilen maksimum voltajdır.
Şekil-F67: Bir güvenlik izolasyon traforundan gelen AG beslemeler
2.1.3| FELV Sistemi (Fonksiyonel Ekstra Alçak Gerilim)
İşlevsel nedenlerle 50 V veya daha düşük bir gerilimin kullanıldığı ancak SELV veya PELV ile ilgili tüm gereksinimlerin karşılanmadığı durumlarda, hem temel hem de arıza korumasını sağlamak için IEC 60364-4-41'de açıklanan ve devrelerin yeri ve kullanımına göre uygun önlemler alınmalıdır.
Not: Bu tür koşullar, örneğin devre, daha yüksek voltajlardaki devrelere göre yetersiz yalıtılmış ekipman (trafolar, röleler, uzaktan kumanda anahtarları, kontaktörler gibi) içerdiğinde karşılaşılabilir.
2.2| Devrelerin Elektriksel Olarak İzolasyonu (bkz. Şekil F68)
Güvenlik amacıyla devrelerin (genellikle tek fazlı devreler) elektriksel olarak ayrılması ilkesi aşağıdaki mantığa dayanmaktadır.
Şekil-F68: Sınıf II izolasyon trafosundan güvenli besleme
Bir izolasyon trafosunun topraklanmamış tek fazlı sekonder sargısından gelen iki iletken topraktan yalıtılmıştır. Bir iletken ile doğrudan temas yapılırsa, temas eden kişiye, toprak üzerinden ve diğer iletkene, o iletkenin toprağa göre doğal kapasitansı aracılığıyla yalnızca çok küçük bir akım akacaktır. İletkenin toprağa olan kapasitansı çok küçük olduğu için akım genellikle algı seviyesinin altındadır. Devre kablosunun uzunluğu arttıkça, doğrudan temas akımı, tehlikeli bir elektrik çarpmasının yaşanacağı bir noktaya kadar giderek artacaktır. Kısa bir kablo uzunluğu, kapasitif akımdan herhangi bir tehlikeyi engellese bile, akım yolu temas eden kişi üzerinden, topraktan ve diğer iletkene geri döneceğinden, toprağa göre düşük bir yalıtım direnci değeri tehlikeye neden olabilir. düşük iletken-toprak izolasyon direnci sayesinde.
Bu nedenlerle, ayırma sistemlerinde nispeten kısa uzunluklarda iyi yalıtılmış kablolar önemlidir.
Trafolar, primer ve sekonder sargılar arasında yüksek derecede yalıtım veya sargılar arasında topraklanmış metal bir ekran gibi eşdeğer korumaya sahip olarak bu görev için özel olarak tasarlanmıştır. Trafonun yapısı, sınıf II yalıtım standartlarına uygundur.
Daha önce belirtildiği gibi, ilkenin başarılı bir şekilde kullanılması şunları gerektirir:
Sekonder devrenin hiçbir iletkeni veya açıkta kalan iletken kısmı toprağa bağlanmamalıdır,
Büyük kapasitans değerlerinden kaçınmak için ikincil kablolamanın uzunluğu sınırlandırılmalıdır,
Kablolama ve cihazlar için yüksek bir yalıtım direnci değeri sağlanmalıdır.
Bu koşullar genellikle bu güvenlik önleminin tek bir cihaza uygulanmasını sınırlar.
Bir izolasyon trafosundan birden fazla cihazın beslenmesi durumunda, aşağıdaki gereksinimlere uyulması gerekir:
Tüm cihazların açıkta kalan iletken kısımları, yalıtılmış bir koruyucu iletken ile birbirine bağlanmalı, ancak toprağa bağlanmamalıdır,
Soket çıkışlarında topraklama pimli bağlantı sağlanmalıdır. Bu durumda toprak pimi bağlantısı, yalnızca açıkta kalan tüm iletken parçaların ara bağlantısını (bağlanmasını) sağlamak için kullanılır.
İkinci bir arıza durumunda, aşırı akım koruma, güç sistemi topraklamasının IT sistemi için gerekli olanlarla aynı koşullarda otomatik bağlantı kesme sağlamalıdır.
2.3| Sınıf II Ekipmanlar
Sınıf II cihazlarda temel yalıtıma ek bir yalıtım eklendiğinden bu cihazlara “çift yalıtımlı” da denir (bkz. Şekil F69).
Sınıf II cihazın iletken parçaları koruyucu bir iletkene bağlanmamalıdır:
Çoğu taşınabilir veya yarı sabit ekipman, belirli lambalar ve bazı transformatör türleri çift yalıtımlı olacak şekilde tasarlanmıştır. Sınıf II ekipmanın kullanımında özel dikkat gösterilmesi ve sınıf II standardının korunduğunun düzenli olarak ve sıklıkla doğrulanması önemlidir (kırık dış zarf yok, vb.). Elektronik cihazlar, radyo ve televizyon setleri, sınıf II'ye eşdeğer güvenlik seviyelerine sahiptir, ancak resmi olarak sınıf II cihazlar değildir.
Bir elektrik tesisatında ek yalıtım: IEC 60364-4-41(Alt madde 413-2) ve NF C 15-100 (Fransa) gibi bazı ulusal standartlar, kurulum çalışması sırasında ek yalıtımı sağlamak için gerekli önlemleri daha ayrıntılı olarak açıklar.
Şekil-F69: Sınıf II hakaret düzeyi ilkesi (IEC 60364-4-41 alt madde 412)
Basit bir örnek, bir PVC boruya bir kablo çekmektir. Dağıtım panoları için de yöntemler açıklanmıştır.
MONTAJLAR için, IEC 61439-1, "toplam yalıtım" olarak adlandırılan, sınıf II ekipmana eşdeğer olan bir dizi gereksinimi açıklar.
Bazı kabloların birçok ulusal standart tarafından sınıf II'ye eşdeğer olduğu kabul edilmektedir.
2.4| Kol dışı erişim veya engellerin araya girmesi
Bu yollarla, açıkta kalan canlı bir iletken kısma dokunma ve aynı zamanda toprak potansiyelinde yabancı iletken bir kısma dokunma olasılığı son derece düşüktür (bkz. Şekil F70). Pratikte bu önlem sadece kuru bir yerde uygulanabilir ve aşağıdaki koşullara göre uygulanır:
Bölmenin zemini ve duvarı iletken olmamalı, yani herhangi bir noktada toprağa direnç:
v > 50 kΩ (kurulum gerilimi y 500 V)
v > 100 kΩ (500 V < kurulum gerilimi y 1000 V)
Direnç, zemine veya duvara yerleştirilmiş bir elektrot ile toprak (yani en yakın koruyucu toprak iletkeni) arasında “MEGGER” tipi aletler (elle çalıştırılan jeneratör veya pille çalışan elektronik model) vasıtasıyla ölçülür.
Elektrot temas alanı basıncı, tüm testler için açıkça aynı olmalıdır.
Farklı cihaz tedarikçileri, kendi ürünlerine özel elektrotlar sağlar, bu nedenle kullanılan elektrotların cihazla birlikte verilen elektrotlar olmasına özen gösterilmelidir.
Teçhizatın ve engellerin yerleştirilmesi, tek bir kişi tarafından açıkta bulunan iki iletken parça veya açıkta bulunan bir iletken parça ve bir dış iletken parça ile aynı anda temasın mümkün olmayacağı şekilde olmalıdır.
İlgili bölmeye açıkta kalan hiçbir koruyucu iletken sokulmamalıdır.
Odaya girişler, giren kişilerin risk altında olmayacağı şekilde düzenlenmelidir, örn. bölmenin dışındaki iletken bir zeminde duran bir kişi, örneğin endüstriyel tip bir dökme demir boru kutusuna monte edilmiş bir aydınlatma anahtarı gibi açıkta kalan iletken bir parçaya dokunmak için kapı aralığından ulaşamamalıdır.
Şekil-F70: Kol dışı erişim düzenlemeleri ile koruma ve iletken olmayan engellerin araya yerleştirilmesi
Topraksız eş potansiyel odalar
Bu şemada, zemin dahil tüm açıkta kalan iletken parçalar, herhangi iki nokta arasında önemli bir potansiyel farkı olmayacak şekilde uygun şekilde büyük iletkenlerle bağlanmıştır. Canlı bir iletken ile bir cihazın metal zarfı arasındaki yalıtım arızası, tüm "kafesin" faz-toprak voltajına yükselmesine neden olur, ancak hiçbir arıza akımı akmaz. Bu gibi durumlarda odaya giren bir kişi risk altında olacaktır (çünkü canlı bir zemine basacaktır).
Personeli bu tehlikeden korumak için uygun önlemler alınmalıdır (örn. girişlerde iletken olmayan zemin vb.). Önemli bir arıza akımının olmadığı durumlarda izolasyon arızasını tespit etmek için özel koruyucu cihazlar da gereklidir.
Şekil-F71: Açıkta kalan tüm iletken parçaların eş potansiyel olarak bağlanması, aynı anda erişilebilir.
Referans Kaynaklar:
Electrical Installation Guide by Schneider Electric
Comments