Topraklama Nedir?
Topraklama, elektriksel riskleri en aza indirerek can ve mal güvenliğini korumaya yönelik en temel koruma yöntemlerinden biridir.Kısaca, elektrikle çalışan sistemlerde oluşabilecek arıza akımlarının güvenli bir şekilde toprağa aktarılmasıdır. Elektrik devrelerinde gerilim altında olmayan metal aksamların, bir iletken aracılığıyla toprağa bağlanmasıyla gerçekleşir. Böylece, kaçak akımların insan vücudu yerine en düşük dirençli yol olan toprağa akması sağlanır.
Toprak, elektrik açısından sıfır potansiyelli bir referans noktasıdır. Bu özelliği sayesinde, sistemde oluşabilecek hatalı gerilimlerin hızlıca sönümlenmesini sağlar. Ancak toprağın da kendi içerisinde belirli bir direnci ve özdirenci (ρE) vardır. Bu nedenle, uygulanacak topraklama sisteminin etkinliği, yerel toprak yapısına göre belirlenmeli ve ölçümlerle desteklenmelidir.
Topraklama Neden Gereklidir?
Topraklama, hem insanlar hem de elektrikli cihazlar için hayati öneme sahiptir. Elektrik tesisatında herhangi bir izolasyon hatası, metal gövdelerde gerilim oluşmasına sebep olabilir. Bu durumda topraklama yoksa, elektrik akımı doğrudan temasta bulunan kişiye geçebilir ve ciddi yaralanmalara ya da ölümlere neden olabilir. Aynı zamanda cihazlar da zarar görebilir.
Topraklama sayesinde:
- Elektrik kaçakları güvenli şekilde toprağa iletilir,
- Kısa devre durumlarında koruma sistemleri daha etkin çalışır,
- Elektrik tesisatı kararlı çalışır,
- İnsanlar ve ekipmanlar elektriksel risklerden korunur.
Özellikle yıldırım düşmesi, doğal afetler, kablo hasarları ya da hatalı montaj gibi durumlarda topraklamanın varlığı, oluşabilecek tehlikeleri büyük ölçüde önler. Ayrıca enterkonnekte sistemlerin sağlıklı çalışabilmesi için de topraklama temel şartlardan biridir.
Topraklama Tasarımı ve Ölçümünde Dikkate Alınan Kriterler
Topraklama sistemlerinin hesaplamalarında bazı teknik parametreler göz önünde bulundurulur:
İnsan vücudu direnci: Ortalama bir insanın vücut direnci, koşullara bağlı olarak 1000 ila 3300 ohm arasında değişir.
Tehlikesiz temas akımı: Yaklaşık 20 mA olarak tanımlanır.
Temas (dokunma) gerilimi: Elektriksel güvenlikte temas gerilimi sınırı genellikle 50 V olarak kabul edilir.
Adım gerilimi: İnsan adım mesafesi (yaklaşık 1 metre) ile topraklama gerilimi arasındaki farktır.
Bu parametreler dikkate alınarak, sistemde oluşabilecek en kötü senaryolarda dahi güvenliğin sağlanması hedeflenir. Referans toprak ile topraklama sistemi arasındaki gerilim farkı "topraklama gerilimi" olarak tanımlanırken; bu iki nokta arasındaki direnç ise "yayılma direnci"dir. Her iki değer de sahada ölçüm yapılarak belirlenir. Toprağın özdirenci (ρE), toprağın türüne, yoğunluğuna, nem oranına ve derinliğine göre değişkenlik gösterir. Bu nedenle topraklama sistemleri tasarlanırken bölgenin toprak yapısı detaylı şekilde analiz edilmelidir.
Topraklama Direncini Düşürmek İçin Uygulamalar
Topraklama direncinin mümkün olduğunca düşük olması esastır çünkü elektrik akımı her zaman en düşük dirençli yolu tercih eder. Bu doğrultuda:
- Topraklayıcının boyutu ve gömülme derinliği artırılabilir,
- Topraklama iletkeni olarak daha iletken malzemeler tercih edilebilir,
- Bağlantı noktaları iyi irtibatlandırılmalı, korozyona karşı önlem alınmalıdır,
- Nemli zeminler tercih edilmeli, gerekirse elektrod çevresi nemli tutulmalıdır,
- Taşlı, kuru ve iletkenliği düşük zeminlerden kaçınılmalıdır.
Topraklama Sistemlerinde Kullanılan Malzemeler
Topraklama sistemlerinde kullanılan başlıca ekipmanlar şunlardır:
Topraklama elektrodu: Şerit, çubuk, levha veya profil şeklinde olabilir. Toprağa gömülerek cihazların toprakla temasını sağlar.
Temel topraklayıcı: Genellikle bina temeline yerleştirilir. Beton içinde gömülü iletkenlerdir.
Topraklama iletkenleri: Galvanizli şerit, örgülü bakır iletkenler ya da sarı-yeşil izoleli kablolar, topraklama sistemlerinde yaygın olarak kullanılan iletken türleridir.
Bağlantı elemanları: Klemens, pabuç gibi bakır veya galvaniz bağlantı malzemeleridir.
Koruma iletkeni (PE): Elektrik tesisatında cihaz kasalarını topraklayıcıya bağlar.
Koruma ve nötr iletkeni (PEN): PEN, hem koruma hem de nötr işlevini tek bir iletken aracılığıyla sağlayan birleşik bir iletken türüdür.
Eş potansiyel baralar: Farklı sistem topraklamalarının potansiyel farklarını eşitlemek için kullanılır.
Malzeme seçimi yapılırken uygulama alanı, çevresel koşullar ve izin verilen maksimum yayılma direnci dikkate alınmalıdır.
Topraklama Ölçümü ve Belgelendirme
Topraklama sistemlerinin etkinliği, düzenli ölçümlerle kontrol edilmelidir. Bu amaçla genellikle meger cihazı kullanılır. Bu cihazla yapılan ölçüm, sistemin topraklama direncinin kabul edilebilir seviyede olup olmadığını gösterir.
Paratoner tesisatları ve doğalgaz sistemleri gibi yüksek güvenlik gerektiren sahalarda topraklama ölçümlerinin belirli aralıklarla yapılması zorunludur. Bu ölçümleri belgeleyen EMO raporu ya da resmi topraklama dokümanı, denetimlerin gerekliliklerindendir.
Topraklama Çeşitleri
Koruma topraklaması: Elektrik çarpması riskine karşı insanları korumak amacıyla koruma topraklaması yapılır.
İşletme topraklaması: Elektrik sisteminin dengeli ve sorunsuz çalışması içinse işletme topraklaması devreye alınır.
Fonksiyon topraklaması: Haberleşme ve sinyal sistemlerinde işlevsellik amacıyla kullanılır.
Yıldırımdan korunma topraklaması: Paratoner sistemlerinin toprağa deşarj yapması için gereklidir.
Topraklama, insan hayatını, ekipman güvenliğini ve tesisin sürekliliğini doğrudan etkiler. Profesyonel bir şekilde tasarlanmalı, sahada ölçülmeli, periyodik olarak kontrol edilmeli ve ilgili yönetmeliklere uygun olarak uygulanmalıdır. Topraklama işlemi ve ölçümü yapan yetkili firmalar ile çalışmak, bu sürecin güvenilirliğini artırır. Unutulmamalıdır ki, iyi tasarlanmış bir topraklama sistemi, elektrikle çalışan tüm yapılar için olmazsa olmazdır.
