Topraklama terimi, elektrik endüstrisinde hem "ekipman topraklaması" hem de "sistem topraklaması" anlamında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ekipman topraklaması, topraklamanın kanal, kablo tavaları, kanal rafları, bağlantı kutuları, mahfazalar ve motor çerçeveleri gibi akım taşımayan iletken malzemelere bağlanması anlamına gelir.
Sistem topraklaması, topraklamanın, bir devrenin, bir transformatörün, dönen bir makinenin veya bir sistemin nötr noktası gibi akım taşıyan iletkenlerin nötr noktalarına katı veya akım sınırlayıcı bir cihazla bağlanması anlamına gelir.
Topraklı Sistem Nedir?
En az bir iletken veya noktanın (genellikle trafonun veya jeneratör sargılarının orta teli veya nötr ucu) sağlam veya bir empedans yoluyla kasıtlı olarak topraklandığı bir sistemdir (IEEE Standardı 142-2007 1.2).
Endüstriyel ve ticari güç sistemlerinde normal olarak kullanılan sistem topraklaması türleri katı topraklama, düşük dirençli topraklama, yüksek dirençli topraklama ve topraklamasızdır.
Sistem Topraklamanın Amacı Nedir?
Sistem topraklaması veya bir faz veya nötr iletkenin kasıtlı olarak toprağa bağlanması, toprağa veya toprağa giden voltajı öngörülebilir sınırlar içinde kontrol etme amacına yöneliktir. Ayrıca, sistem iletkenleri ile toprak [bir topraklama hatası] arasında istenmeyen bir bağlantının tespit edilmesini sağlayacak bir akım akışı sağlar.
Topraklama Hatası (Arızası) Nedir?
Topraklama hatası, sistem iletkenleri ile toprak arasında istenmeyen bir bağlantıdır. Topraklama hataları genellikle fark edilmez ve tesisin üretim süreçlerinde iken hasara neden olur. Gücün kesilmesi ve ekipmanlara zarar verilmesi, topraklama arızaları ürün akışını kesintiye uğratarak saatlerce hatta günlerce üretkenlik kaybına yol açar.
Tespit edilemeyen toprak arızaları, personel için potansiyel sağlık ve güvenlik riskleri oluşturur. Topraklama hataları ekipman arızaları, yangın ve elektrik çarpması gibi güvenlik tehlikelerine yol açabilir.
Topraklama hataları ekipmana ve proseslerinize ciddi zararlar verir. Bir arıza durumu sırasında, ekipmanlar zarar görebilir ve işlemler kapatılabilir, bu da kârlılığınızı ciddi şekilde etkiler.
Topraklama hatası ekipman koruyucuları neden önemlidir?
Sorular ve Cevaplar
SORU 1 - Aşırı akım korumasına sahibim. Ek topraklama hatası korumasına ihtiyacım var mı?
Aşırı akım koruması, tasarlandığı ve çalışmak üzere ayarlandığı akımlar için bir devreyi kesmek üzere hareket edecektir. Ancak, başta düşük seviyeli ark arızaları olmak üzere bazı toprak arızaları, aşırı akım koruma cihazını etkinleştirmek için gerekli seviyeye asla ulaşmadan önemli hasar üretecek ve bir yangın tutuşturma kaynağı oluşturacaktır.
SORU 2 – Eski bir üretim tesisinde 480 voltluk topraksız bir sistemin çalıştırılmasında herhangi bir tehlike var mı? Sistemi topraklamalı mıyız?
480V topraklanmamış bir sistemi çalıştırmanın ana tehlikesi, bir topraklama hatası meydana geldiğinde, sahip olacağınız tek göstergenin üç ışık olmasıdır. Topraklanmamış fazlardaki gerilim toprağa göre 480V'a, topraklı iletkendeki gerilim ise toprağa göre 0V olacaktır.
Bu sistemle, bir toprak arızasının varlığını göstermenin tek yolu, iki ışığın arızalı faz ışığından daha parlak olması olacaktır. Topraklama hatasını bulmak için, üç ışık da tekrar eşit parlaklıkta görünene kadar her fider kesicisini çevirmelisiniz.
Bu yapıldıktan sonra, hatayı bulana kadar o besleyiciden aşağı devam edersiniz. Bunu yapmak kulağa çok kolay geliyor ama gerçek dünyada çok zor olduğu ortaya çıkıyor.
Sürekli çalışan bir tesis olduğu için tesis normalde topraksızdır ve topraklama hatasından kaynaklanan izolasyondan kaçınılmalıdır! Bu ne yazık ki topraklama hatasını bulmak anlamına gelir. Toprak arızasını bulmanın tek yolu, fider kesicilerinin çevrimidir.
Kaçınmaya çalıştığınız şey bu.Böylece günün sonunda toprak arızası sistemde kalır, çünkü yerini belirlemenin kolay bir yolu yoktur.Bu tehlikelidir, çünkü topraklanmış bir durumda sistemde gerçekleştirilen herhangi bir bakım, toprağa göre tam hattan hatta potansiyele tabidir.
İyi haber şu ki bir çözüm var! Topraksız tesisler kolayca yüksek dirençli topraklı tesislere dönüştürülebilir ve bir toprak arızasının tespiti ve konumu güç kesintisi olmadan gerçekleştirilebilir.
SORU 3 – Gerçek bir topraklama sistemine sahip bir tesise ikincil olarak yüzer zeminli veya topraklamasız bir tesis için tasarlanmış hareketli ekipman üzerinde, varsa, etkisi nedir?
Sizin durumunuzda (topraklanmamış bir sistemden sağlam bir şekilde topraklanmış bir sisteme), hayır, önemli değil. Ancak, diğer yoldan gidiyor olsaydınız (SG'den UNG sistemine), o zaman evet, fark ederdi. Normal çalışma sırasında, büyük olasılıkla önemli olmayacaktır.
Ancak, bir toprak arızası sırasında olacaktır.Topraklanmamış bir sistemde, arızalı faz voltajı toprak potansiyeline (veya ~0V) düşer ve arızasız fazlar toprağa göre faz-faz voltajına yükselir.
Örneğin, 480V'luk bir sistem normal çalışma sırasında ~277V faz-toprak voltajına sahip olacaktır, bu nedenle yeterli şekilde çalışması gerekir.Bununla birlikte, bir fazdaki bir toprak arızası, voltajının 0V'a çıkmasına neden olur ve diğer iki faz, fazdan toprağa, 277V'tan 480V'a yükselir.
Bu, sağlam bir şekilde topraklanmış bir sistemde gerçekleşmediğinden, TVSS'ler, VFD'ler, ölçüm cihazları vb.
SORU 4 - L1, L2 veya L3'ten kablolarınızı Y bağlantılı 460 voltluk bir AC, üç fazlı güç sisteminin toprağına yerleştirirseniz hangi voltajı okursunuz?
Y bağlantılı sistem sağlam bir şekilde topraklanmışsa, hattan toprağa 266V okuyacaksınız. Y bağlantılı sistem topraksız veya yüksek dirençli topraklı ise ve sistemde topraklama hatası yoksa siz de 266V okursunuz. Bir fazda arıza olması durumunda, arızalı faz 0'a yakın düşük voltaj gösterecek ve diğer iki faz 460V'a yakın okuyacaktır.
Referans Kaynak: Resistance Grounding – Q/A with industry experts by iGard