TOPRAKLAMA
Toprak sonsuz büyüklükte iletken bir kitledir ve bütün elektrik tesislerinin bulunduğu binaları veya açık hava tesislerini sinesinde taşır. Arızasız bir şebeke işletmesinde toprak üzerinden önemsiz derecede küçük akımlar geçerler. Eğer elektrik tesislerinde bir motor isteyerek veya bir hata sonucunda toprak bir iletkenin bağlantı haline gelirse tesisin bu noktası ile toprak aynı potansiyeli alırlar. Bundan başka simetrik olmayan şebeke hatalarında toprak üzerinden büyük akımların geçmesi beklenebilir. Topraktan geçen akımın bir kısmı arıza yerinde bulanan bir kimsenin üzerinden geçerse , bunun hayatı tehlikeye girebilir. Topraktan geçen kaçak akımlar ayrıca yangına da sebep olabilirler. Toprağın kendi direnci ,0,05 ohm\km gibi gayet küçük bir değerdedir. Fakat toprak üzerinden geçen akımın değerini tayin eden devre direnci, toprak ile temas haline gelen noktalardaki geçiş veya yayılma direncidir. Bazı hallerde bu temas , bir izolasyon hatası sonucunda tesadüfi olarak meydana gelir.Bazı hallerde ise, özel olarak toprağa yerleştirilen bir topraklayıcı elektrot üzerinden toprak ile temas sağlanır: buna topraklama denir.bunlarda aranan en önemli özellik , toprak geçiş ( veya yayılma) direncinin mümkün olduğu kadar küçük olmasıdır.Toprak üzerinden geçen hata akımın değeri , ayrıca şebekenin yıldız noktasının durumuna bağlıdır.Mesela yıldız noktası yalıtılmış şebekelerde bir toprak teması halinde , şebekenin cinsine ve büyüklüğüne bağlı olarak 50-100 A mertebesinde bir kapasitif akım geçer.Toprak teması akımı , yıldız noktasına bağlı bir petersen bobini üzerinden yaklaşık olarak 5-10 A gibi bir aktif artık akım geçer.Yıldız noktası direkt topraklanmış bir şebekede ise bir toprak kısa devresi akımı 1kA kadardır. Elektrik şebekelerinde topraklama tesisleri , bir arıza halinde kısa devre akımlarının insan hayatını tehlikeye sokmayacak yoldan geçmelerini sağlar. Bu bakımdan ,güvenilir bir topraklamanın elde edilmesi için bunun iyi hesaplanması ve şartlara uygun bir şekilde tesis edilmesi gerekir. Topraklamanın hesaplanmasında , tesisin geriliminden ziyade toprak hatalarında geçen akımlar rol oynarlar.Topraklama tesisinin hesaplanmasında şu işlemlerin yapılmaları gerekir:
1) Muhtemel olan en büyük hata akımının hesaplanması,
2) En büyük toprak akımının tayini,
3) Yayılma direncinin hesaplanması,
4) Topraklayıcı geriliminin tayini
5) Temas ve adım gerilimlerinin bulunması.
Topraklama tesislerinde büyük hayati önemi haiz olan temas ve adım gerilimleri , üç boyutlu bir akım alanının kısımları olduklarından , bir topraklama tesisinin hesaplanması , elektro tekniğin zor problemleri arsındadır. Ayrıca toprağın özgül direncinin tayinindeki güvensizlik yüzünden , yapılan hesaplar sonucun da güvenilir değerlerin bulunması mümkün olmaz.
Aşağıda açıklanacağı gibi , tesislerde kullanılan en önemli topraklamalar.
-koruma topraklaması,
-işletme topraklaması ve
-yıldırım topraklamasıdır.
Koruma Topraklaması
Yüksek gerilim tesislerinde insanları yüksek temas gerilimine karşı korumak için bir koruma topraklaması yapılır. Bunun için işletme akım devresine ait olmayan , fakat bir hata halinde gerilim altında kalabilen ve insanların temas edebilecekleri bütün cihazların ve tesis elemanlarının madeni kısımları , topraklama iletkeni üzerinden bir topraklayıcıya bağlanırlar.
Alçak gerilim tesislerinde temas gerilimine karşı koruma sağlamak için uygulanan çeşitli metotlar arasında koruma topraklaması da vardır:fakat bunun çok iyi bir metot olmadığı ve çeşitli sakıncalarının olduğu açıklanmıştır. Buna karşılık yüksek gerilim tesislerinde tehlikeli temas ve adım gerilimlerine karşı koruma sağlamak için yegana koruma metodu koruma topraklamasıdır. Koruma topraklaması tesisin boyutlandırılması bakımından ana kriter ’’ temas gerilimi’’ olduğundan Alman VDE yönetmeliklerine göre topraklama tesisleri o şekilde yapılmış olmalıdır ki,
1-) Yıldız noktası yatılmış veya kompanzasyon bobini üzerinden topraklanmış şebekelerde temel gerilimi 65 V’un üstüne çıkmamalıdır.
2-) Yıldız noktası sürekli veya geçici olarak küçük değerli bir direnç üzerinden topraklanan şebekelerde temas gerilimi şekilde verilen eğrideki değerlerin üzerine çıkmamalıdır.
Bu eğrinin her noktası için elektrik miktarının Q= 70mAs değerini aşmaması şartı yerine getirilmiştir. Zira , yapılan araştırmalara göre , ölümle sonuçlanan elektrik kazalarında bu elektrik miktarı tespit edilmediğinden , bu değer bir kriter olarak geçerlidir. Burada vücut direnci için en düşük değer olarak 1000ohm kabul edilmiştir.
İşletme Topraklaması Elektrik tesislerinde işletme akım devresine ait bir noktanın topraklanmasına işletme topraklaması denir:cihazların ve tesislerin normal işletmeleri için bu topraklama gerekir. İşletme topraklaması iki cinstir. Direkt Topraklama
Bu durumda topraklama üzerinde topraklama empedansından başka hiç bir direnç bulunmaz. Mesela şebekenin yıldız noktasının direkt topraklanması , bu cins topraklamadır.
Endirekt Topraklama
Bu durumda topraklama , ilave bir ohmik , endüktif ve kapasitif direnç üzerinden yapılır. İşletme topraklaması , işletme akım devresinin toprağa karşı potansiyelinin belirli bir değerde bulundurulmasını sağlar.
Koruma topraklaması üzerinden yalnız bir hata halinde bir akım geçtiği halde , işletme topraklaması üzerinden arızasız durumda dahi bir akım geçebilir.Hem alçak gerilim ve hem de yüksek derilim tesislerinde yıldız noktasının topraklaması , bir işletme topraklanmasıdır. İşletme topraklaması , fonksiyon bakımından koruma topraklaması ile yakından ilgilidir. Mesela bir fazlı toprak temasında hata akımı , devresini işletme topraklaması üzerinden tamamlayarak arıza , bir fazlı kısa devreye dönüşmektedir. Alçak gerilim tesislerini besleyen akım kaynaklarının yıldız noktaları genellikle bir İşletme topraklaması üzerinden topraklanır. Bunun toplam direncinin Ro küçük veya =2ohm olması arzu edilir.Zira bir faz toprak kısa devresinde Ro direnci üzerinden koruma hattının ve buna bağlı cisimlerin toprağa karşı gerilimi yükselir.Topraklama ve yıldırımdan korunmak için alınan önlemler genel olarak TV verici ve aktarıcı istasyonlarının tesisi sırasında ikinci derece de önemsenen hususlar içinde yer alır. Ancak, istasyonların bulunduğu coğrafik koşullar ve enerji şartları nedeniyle topraklama hatasından ve yıldırımdan meydana gelen etkiler milyarlarca değerindeki tesis ve cihazlara büyük zararlar verir. Yaptığı tahribatın büyüklüğü ile doğru orantılı uzun süreli yayın kesintilerine maruz kalınır.
[alıntı]
