Topraklama Nedir?
Enerjinin üretimi, iletimi, dağıtımı ve tüketicinin kullanımı esnasında can ve mal kaybı riskini önleyen bir sistem olan topraklama sistemi, kısaca gerilim altında olmayan devredeki bütün teçhizatlar ile sıfır iletkenleri ve bunlara bağlı bölümlerin bir iletken aracılığıyla yalıtım hatalarından kaynaklı arıza akımlarının toprağa iletilmesini sağlamak amacıyla toprakla birleştirilmesi olarak tanımlanabilir. Toprak yeryüzünde elektrik potansiyelinin her noktasında sıfır değerdedir. Bu yüzden bir arıza akımının akacağı en kısa yol toprağa giden yoldur. Toprağın kendisine ait bir direnci, özdirenci (özgül direnci) ve gerilimi vardır. Bu değerler sahada ölçülerek uygun topraklama sistemi oluşturulur.
Topraklama Neden Yapılmalıdır?
Topraklama zorunlu olarak yapılmalıdır. Topraklamanın olmadığı elektrik devresinin bulunduğu yerlerde can ve mal kaybı riski büyüktür. Bu yüzden insan hayatını ve cihazların kullanım süresini kısaltmamak için arıza akımlarına, elektrik kaçak akım akımlarına karşı topraklama zaruri olarak yapılmalıdır. Elektrik sisteminin devamlılığını sağlamak ve kısa devre arızalarını önlemek için devrenin gerilim altındaki kısımları yalıtılır. Ancak çeşitli sebeplerden bu yalıtımda bir eksiklik, bozulma, delinme meydana gelebilir. Bunun nedeni yıldırım, yanlış bağlantı, doğal afet vb. harici sebepler olabilir. Bu tür durumlarda devredeki tüm cihazlarda, panolarda, transformatörlerde vb. gerilim altında olmayan kısımlardan bir arıza akımı akabilir. Bu akımı anında yok etmek, direkt elektrik yük direnci çok az olan toprağa akıtmak için topraklama yapılması gerekir. Aynı zamanda elektrik enterkonnekte şebekelerin daha düzgün çalışması için topraklama yapılır.
Topraklama Hesabında Kullanılan Bazı Parametreler
İnsan direncinin değeri değişkenlik gösterse de ortalama 1000-3300 ohm arasında kabul edilir. Can kaybına sebep olmayacak, tehlikeli olmayan akım 20 mA olarak düşünülürse, bir insan için temas gerilimi 50 V olarak kabul edilir. Topraklama ve kısa devre hesaplarında insanlar için dokunma ve adım gerilimi değerleri mevcuttur. Burada dokunma gerilimi topraklama geriliminin, insan tarafından köprülenebilen bölümü iken adım gerilimi ise topraklama geriliminin, insanın 1 mt’lik adım açıklığı ile köprüleyebildiği bölümüdür.
Topraklama gerilimi, topraklama tesisi ile referans toprak arasında ölçülen potansiyel farktır. Topraklayıcının yayılma direnci ise yine topraklama tesisi ile referans toprak arasındaki dirençtir. Bu iki kavram topraklama hesaplamalarında çok kullanılır. Sahada ölçüm yapılarak elde edilir. Toprak özdirenci ise ρE sembolü ile gösterilir. Kenar uzunluğu 1 m olan toprak bir küpün karşılıklı iki yüzeyi arasındaki dirençtir. Toprağın cinsine, yapısına, yoğunluğuna ve neme bağlı olarak değişik değerlerde olabilir. Toprakta derinliklere indikçe, özdirencinde değişiklik olur. Hesaplarda bu durum dikkate alınmalıdır.
Topraklama direncinin düşük olması çok önemlidir. Çünkü akım düşük dirençli olan noktaya akacağından topraklamanın sağlıklı yapılabilmesi için topraklama direncini düşük tutmak gerekir. Bunun için bazı yöntemler vardır. Topraklayıcının boyutunu ve derinliğini değiştirerek, farklı bir topraklama iletkeni kullanarak, bağlantı noktalarının ve toprağın kalitesini artırarak topraklama direnci düşürülebilir. Özellikle toprağın nemli ve ıslak olması çok önemlidir. Taşlı topraklardan kaçınılmalıdır. Topraklama elektrodunun toprağa çakıldığı bölgenin nemi artırılmalıdır.
Topraklamada Kullanılan Malzemeler
Topraklama malzemeleri seçilirken çevre koşulları, zemin yapısı ve izin verilen yayılma direncine göre topraklama çeşidine belirlenir. Buna göre malzeme kullanımı değişiklik gösterse de genel olarak topraklama yapılırken aşağıdaki malzemeler kullanılır.
- Topraklama elektrotu; toprağa gömülebilen ve cihazların toprakla bağlantısını sağlayan geniş yüzeyli iletken bir parçadır. Topraklayıcı olarak da adlandırılır. Şerit veya örgülü iletken, çubuk, profil, levha veya şerit olarak kullanılabilir.
- Temel topraklayıcı; : Beton içine gömülen, toprak ile beton arasında geniş yüzeyli olarak temasta bulunan iletkene denir. Bir elektrot çeşididir. Genelde inşaat projelerinde binaların topraklama sisteminde kullanılır.
- Topraklama iletkenleri; örgülü bakır, galvaniz şerit veya sarı-yeşil kablo (Elektrik İç Tesisat Yönetmeliği’nde yazılı olan) olabilir.
- Bağlantı elemanları; bakır veya galvanizden yapılan klemens, pabuç vb. irtibatlandırma ekipmanlarıdır.
- Koruma İletkeni (PE); devredeki işletme elemanlarının topraklayıcıya, eş potansiyel dengeleme barasına bağlayan iletkene denir.
- Koruma ve nötr iletkeni (PEN); koruma iletkenin nötr iletkeni ile birleştirildiği iletken baradır.
- Eş potansiyel topraklama barası; birden fazla iletkenin bağlandığı, topraklanan tüm ekipmanların ortak bir baraya getirilerek aralarındaki potansiyel farklarının eşitlendiği baradır.
Topraklama yapılırken önce yapılacak tesisin uygunluğu, toprak yapısı göz önünde bulundurulmalıdır. Daha sonrasında sahada topraklama direnci, gerilimi vb. değerler ölçümlenerek gerekli hesaplar yapılmalı ve uygun topraklama sistemi belirlenmelidir. Bu sisteme uygun topraklama malzemeleri seçilerek sahada uygulanmalıdır. Tesislerin topraklama sistemi “Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği’ne” uygun olarak yapılmalıdır.
