İyi Topraklama
Yıldırımın geçici doğasıyla ilişkili olarak hızlı yükselme süreleri ve büyük kapasitedeki akımlar, yıldırımdan korunmanın etkili olabilmesi için iyi bir topraklamaya özel önem verilmesi gerektiği anlamına gelir. Toprak özdirenç varyasyonları, kurulum erişilebilirliği, yerleşim düzeni ve mevcut fiziksel özellikler gibi birçok faktörün tümü sahaya özgüdür ve kullanılan topraklama yöntemlerine ilişkin kararları etkileme eğilimindedir.
Doğrudan çarpılmadan korunmak açısından topraklama sisteminin birincil amacı, yıldırım enerjisini toprağa verimli bir şekilde dağıtmak ve ekipman ile personeli korumaya yardımcı olmaktır.
Topraklama Prensipleri
Düşük empedans, yıldırımdan korunmanın anahtarıdır. Endüktansı en aza indirmek ve bağlantılarda indüklenen tepe gerilimleri azaltmak için tüm topraklama bağlantıları mümkün olduğunca kısa ve doğrudan olmalıdır.
Topraklama elektrot sistemi, toprağa kapasitif bağlanmayı en üst düzeye çıkararak şimşek dalgalanmalarını verimli bir şekilde toprağa bağlamalıdır. Toprağın kendisinin yıldırım akımlarına karşı direnci de en aza indirilmelidir.
Ancak tüm bu faktörler dikkate alındığında maksimum yıldırımdan korunma sağlanabilir.
Toprak Empedansı
Toprak özdirenci önemli bir tasarım hususudur. Farklı toprak türleri, nem içeriği ve sıcaklıklar için belirgin şekilde değişir ve zemin empedanslarında değişikliklere yol açar.
Kısa, Doğrudan Toprak Bağlantıları
Yıldırım deşarjı tarafından üretilen voltaj, öncelikle akımın yükselme süresine ve toprağa giden yolun empedansına (öncelikle endüktans) bağlıdır.
Son derece hızlı yükselme süreleri, uzun, dolaylı yollardan veya topraklama iletkenlerinin yönlendirilmesindeki keskin kıvrımlardan kaynaklanan herhangi bir seri endüktanstan dolayı önemli voltaj artışlarına neden olur. Bu nedenle kısa, doğrudan toprak bağlantıları önemlidir.
Elektrot Sisteminden Toprağa Kuplaj
Bir toprak elektrot sisteminin bir yıldırım akımını toprağa bağlamadaki etkinliği, toprak elektrot sisteminin geometrisi, iletkenlerin şekli ve toprağa etkin bağlanma dahil olmak üzere bir dizi faktöre bağlıdır.
Şekil 1-B, tek bir toprak elektrotunun enjeksiyon noktasından akım akışını göstermektedir. Akım, merkezi enjeksiyon noktasından dışarı akarken, elektrotun etrafındaki zemin yüzeyinde bir voltaj gradyanı üretilir. Bu gradyan, Şekil 1-A'da görüldüğü gibi, elektrottan belirli bir mesafede bir düzlüğe iner.
Akım tarafından görülen empedans, çubuğun yüzeyi ile doğrudan temas halinde olan toprak parçacıkları ve toprağın genel empedansı tarafından belirlenir.
İyi Bir Topraklama Sisteminin Özellikleri
Kısacası, topraklama için dört özellik çok önemlidir.
İyi elektriksel iletkenlik
Mevcut elektrik arıza akımlarına dayanabilen iletkenler
Uzun ömür - en az 40 yıl
Düşük toprak direnci ve empedansı
Herhangi bir topraklama tesisatının temel felsefesi, elektrotların veya iletkenlerin yüzey alanını çevredeki toprakla maksimize etmeye çalışmak olmalıdır. Bu, yalnızca topraklama sisteminin toprak direncini düşürmeye yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda yıldırım dalgalanması koşullarında topraklama sisteminin empedansını da büyük ölçüde geliştirir.
Eşpotansiyel Bağlama
Eşpotansiyel bağlama, maden suyu hizmetleri, güç sistemleri, telekomünikasyon sistemleri ve lokal topraklama gibi farklı gelen iletkenler arasında tehlikeli potansiyel farklılıklarının oluşmamasını sağlamaya yardımcı olur ve ayrıca adım ve dokunma potansiyellerini en aza indirir.
İyi Korozyon Direnci
Toprak elektrot sistemi korozyona dayanıklı olmalı ve toprak sistemine gömülü ve bağlı diğer iletkenlerle uyumlu olmalıdır.
Bakır, topraklama iletkenleri için kullanılan en yaygın malzemedir. Genel olarak, bir topraklama sisteminin uzun vadeli etkinliğini sağlamak için bir çeşit bakım veya inceleme prosedürü benimsenmelidir.
Elektriksel ve Mekanik olarak Sağlamlık ve Güvenilirlik
Topraklama iletkenlerini birleştirmek için mekanik bağlantı kullanılabilir, ancak farklı metaller söz konusu olduğunda korozyon etkilerinden muzdariptir.
CADWELD bağlantıları, mekanik dayanıklılığın yanı sıra, mükemmel korozyon direncine sahip, mükemmel düşük empedanslı, uzun ömürlü elektrik bağlantıları sağlar.
Toprak Direnci
Akım, bir toprak elektrotundan çevredeki toprağa aktığında, genellikle çapı artan bir dizi eşmerkezli kabuk içinden akıyor olarak tanımlanır. Ardışık her kabuk, akım akışı için daha büyük bir alana ve sonuç olarak daha düşük dirence sahiptir.
Toprak iletkeninden uzaktaki bir noktada akım dağılımı o kadar büyük ve akım yoğunluğu o kadar küçük olur ki direnç ihmal edilebilir.
Teorik olarak, toprak direnci aşağıdaki genel formülden türetilebilir:
R = P × L/A Direnç = Özdirenç × Uzunluk/Alan
Bu formül, eşmerkezli toprak kabuklarının yer çubuğundan uzaklaştıkça direncinin neden azaldığını göstermektedir:
R = Toprağın Özdirenci × Kabuğun / Alanın Kalınlığı
Toprak direnci durumunda, doğada nadiren böyle olmasına rağmen, hacim boyunca tek biçimli toprak (veya toprak) özdirenci varsayılır. Elektrot sistemleri için denklemler çok karmaşıktır ve genellikle yalnızca yaklaşık değerler olarak ifade edilir.
Massachusetts Institute of Technology'den Profesör H.R. Dwight tarafından geliştirilen, tek topraklı elektrot sistemleri için en yaygın kullanılan formül aşağıdaki gibidir:
R = ρ/2πL
burada:
R = topraklama çubuğunun toprağa (veya toprağa) ohm cinsinden direnci L = topraklama elektrot uzunluğu
r = topraklama elektrot yarıçapı
ρ = ohm-cm cinsinden ortalama özdirenç.
Toprak Direncini Etkileyen Koşullar
Toprağın kendisinin direnci (toprak özdirenci), topraklama sisteminin genel empedansını önemli ölçüde etkileyebilir. Toprak bileşimi, nem içeriği, mineral içeriği, kirletici maddeler vb. gibi çeşitli faktörler, dünyanın genel özdirencini belirler..
Referans: | Guide to Grounding and Bonding For Electrical Systems by ERICO International Corporation |
Format: | |
Boyut: | 18.5MB |
Sayfa: | 72 |
İndirme: |
