Çarpılma Risklerini Azaltmak İçin 3 Temel Teknik

Yüksek gerilim hatları dikkatsizlik sonucu birçok kazaya neden olmaktadır. Bunların bazıları da adım ya da temas ile çarpılmalar olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu yazımızda adım ve temas potansiyel çarpılma risklerini azaltmak için üç temel tekniği inceleyeceğiz.

A- A+

07.05.2017 tarihli yazı 10236 kez okunmuştur.

Yüksek Gerilim Çarpılma Kaza Elektriksel Potansiyel Voltaj HVDC HVAC

Şekil 1: Bir iletim kulesinde kademe potansiyeli

Yerdeki Potansiyel Yükselme Tehlikesi

Adım ve temas potansiyel risklerini azaltmak genellikle aşağıdaki üç ana tekniğin bir veya daha fazlasıyla başarılır.

1. Topraklama sisteminin zemin direncinde azalma (RTG)

2. Zemin kablolarının doğru yerleştirilmesi

3. Dirençli yüzey tabakalarının ilavesi

Tartışılan tekniklerin doğru bir şekilde uygulanmasının anlaşılması, herhangi bir yerdeki potansiyel yükselme tehlikesinin azaltılması ve ortadan kaldırılmasının anahtarıdır.

Ancak, çok tabakalı ve sonlu hacimlerde farklı malzemelerin bulunduğu zemin yapılarını modelleyebilen son derece sofistike üç boyutlu elektriksel simülasyon yazılımının kullanılmasıyla, mühendis yüksek gerilim elektrik arızalarını emniyet altına alacak bir topraklama sistemini doğru olarak modelleyebilir ve tasarlayabilir.

1. Zemin Direncinde Azalma (RTG)

Tesisin RTG'sini düşürmek, pratik olarak, herhangi bir yerdeki potansiyel yükselme olayının olumsuz etkilerini azaltmanın en iyi yoludur. Toprak potansiyelinin yükselmesi, topraklama sistemine akan arıza akımının topraklama sisteminin RTG'sinin çarpımıdır.

Böylece, RTG'nin düşürülmesi, topraklanmış potansiyel yükselişini, indirgenmiş RTG'ye yanıt olarak topraklama sistemine akan arıza akımının artması derecesine indirgeyecektir. Örneğin, bir yüksek gerilim kulesi için hata akımı 5000 A ise ve topraklama sisteminin RTG'si 10-Ω ise, toprak potansiyeli artışı 50.000 V olacaktır.

Şekil 2: Bir iletim kulesinde temas potansiyeli

Topraklama sisteminin RTG'sini 5'e düşürürsek ve arıza akımı 7000 A'ya yükselirse, toprak potansiyelinin yükselmesi 35.000 V olur!

Yukarıdaki örnekte görüldüğü gibi, RTG'nin azaltılması, arıza yerinde daha fazla akımın akıma izin verme etkisine sahip olabilir, ancak her zaman daha düşük toprak potansiyeli yükselme değerlerine ve arızadaki dokunmatik ve adımlı voltajlara neden olacaktır.

Öte yandan, arıza alanından uzakta, arızalı yapıya bağlı olmayan bitişik tesislerde, yeryüzündeki akımın artması, bu bitişik tesislerin yakınında daha büyük bir akım akışı ile sonuçlanır.

2. Toprak İletkenlerin Doğru Yerleşimi

Yüksek gerilim kulelerinde veya trafo merkezlerinde yer iletkenleri için tipik bir şartname, nesnelere bağlı olan tüm metalik nesnelerin etrafına bir yer halkası takmaktır.

Gerekli korumayı sağlamak için, zemin halkalarının yapıdan gömülü olduğu derinlik ve/veya mesafeyi değiştirmek gerekli olabileceğini unutmayın.

Tipik olarak bu zemin döngüleri, toprak ile doğrudan temas halinde gömülü ve nesnenin çevresinden 3 ft, sınıfın 18 altında minimum bir boyutta 2/0 AWG çıplak bakır iletken gerektirir. Döngünün amacı, bir kişinin nesneye dokunurken ayakta kalabileceği nesne ile yer yüzeyi arasındaki voltajı en aza indirgemektir - bu, dokunma potansiyellerini en aza indirgemektir.

Şekil 3: YG kulesinin topraklaması

Potansiyellerde herhangi bir farkı ortadan kaldırmak için yerdeki potansiyel bir yükseliş ortamındaki tüm metal nesnelerin zemin sistemine yapıştırılması önemlidir. Toprağın direncinin derinliğin bir fonksiyonu olarak hesaplanması, hesaplanan dokunma ve basamak voltajlarında ve iletkenlerin hangi derinlikte yerleştirileceğinin belirlenmesinde de önemlidir.

Örneğin, kuru, yüksek dirençli bir yüzey tabakasına sahip bir toprakta, bu katmandaki iletkenler etkisiz olacaktır. Bunun altında bir düşük dirençli tabaka topraklama iletkenleri için en iyi yer olurdu. Öte yandan, başka bir yüksek dirençli tabaka daha aşağıya inerse, bu tabaka içine uzanan uzun toprak çubukları veya derin kuyular etkisiz olacaktır.

Bazen, yatay topraklama ilmek iletkenlerinin yüzeyin çok yakınına yerleştirilmesinin, dokunma potansiyellerinde en büyük azalmaya neden olduğuna inanılmaktadır. Yüzeye yakın iletkenlerin, daha dirençli, daha kuru topraklarda olması ve böylece iletkenlerin etkinliğinin azalması muhtemel bir durum değildir.

Dahası, ilmek üzerinde hemen dokunma potansiyelleri azaltılabilirken, bu iletkenlerin etki bölgesi azaldığından, kısa mesafedeki dokunma potansiyelleri artabilir. Son olarak, bu konumlarda adım potansiyelleri artacaktır. Aslında kademeli potansiyeller, özellikle topraklama sisteminin çevresine yakın olan iletkenlerin yakınında bir endişe kaynağı olabilir.

Bu sorunu gidermek için, küçük topraklama sistemlerinin çevresindeki iletkenlerin, sınıfın 3 fitinin altında bir derinliğe gömülü olduğunu görmek yaygındır.

3. Dirençli Yüzey Katmanları

Adım ve temas potansiyelini azaltmanın en basit yöntemlerinden biri, elektrikli tehlike ayakkabıları giymektir. Kuru, uygun olarak derecelendirilmiş elektrikli tehlike ayakkabıları, tabanlara milyonlarca ohm direnç gösterir ve personel güvenliği için mükemmel bir alettir. Öte yandan, bu botlar ıslak ve kirli olduğunda, akım çizme kenarlarında biriken materyal filmindeki çizmelerin altlıklarından atlayabilir.

Islak deri çizme, 100Ω'luk bir direnç gösterebilir. Dahası, bazı bölgelerin dışında halkın bu gibi koruyucu giysileri giydiği varsayımı mümkün değildir.

Adım ve temas potansiyelini azaltmada kullanılan bir diğer teknik de daha dirençli yüzey katmanlarının eklenmesidir. Personel ile yeryüzü arasında bir izolasyon katmanı sağlamak için genellikle bir kule veya trafo merkezine bir katman ezilmiş kaya eklenir. Bu katman, belirli bir kişiye ve toprağa akan akım miktarını azaltır. Bitkiler bir arıza sırasında enerjilendirildiğinden ve bir kişiye tehlikeli voltajlar uygulayabileceğinden, yabancı ot kontrolü başka bir önemli faktördür.

Asfalt mükemmel bir alternatiftir, zira ezilmiş kaya kadar dirençlidir ve ot büyümesi bir problem değildir. Dirençli yüzey katmanlarının eklenmesi, her zaman yerdeki potansiyel bir artış olayı sırasında personel güvenliğini artırır.

Şekil 4: Bir iletim kulesinde 300 V hat

Yüksek Gerilimli Ortamlarda Telekomünikasyon

Yüksek gerilim bölgelerinde telekomünikasyon hatlarına ihtiyaç duyulduğunda, anahtarlama istasyonlarını istenmeyen voltajlardan korumak için özel önlemler alınmalıdır. Trafoya veya bir kuleye tel yerleştirilmesi tehlikeli bir durum oluşturabilir ve bu nedenle bazı önlemler gereklidir.

Bu önlemler ve koruyucu gereklilikler ile ilgili endüstri standartları, IEEE Standartları 387, 487 ve 1590'u kapsanmaktadır. Bu standartlar, 300 V tepe hattının doğru bir şekilde hesaplanabilmesi için bir yerdeki potansiyel yükselme çalışmasının yapılmasını gerektirir.

Telefon anahtarlama istasyonlarını korumak için, telekomünikasyon standartları bakır tellerin yerine fiber optik kabloların kullanılmasını gerektirir. Bir bakırdan elyaf dönüştürme kutusu, 300 V tepe noktasından veya 212 V RMS hattından (Şekil 4) fazla bir mesafedeki yerdeki potansiyel yükselme olayı alanının dışında olmalıdır.

Bu endüstride "300-V hattı" olarak bilinir. Bu, hesaplama sonuçlarına dayanarak, telekomünikasyon şirketinin bakır telinin, 300 V'luk tepe mesafesinden daha yakınına gelemeyeceği anlamına gelir. Bakır telin fiber optik kabloya dönüştürülmesi gereken mesafe budur. Bu, istenmeyen voltajların telefon şirketlerinin telekomünikasyon ağına girmesini önlemeye yardımcı olabilir.

Standartlarda listelenen 300 Volt'luk hattın hesaplanmasına ilişkin mevcut formüller, yanlış yorumlama ve görüş farklılıklarına yol açtı ve neredeyse aynı tasarım girdi verileri için hesaplanan mesafelerde düzende büyüklük değişikliklerine neden oldu. Dahası, işletme deneyimi teorinin titiz bir şekilde uygulanmasının gereksiz yere büyük mesafelere neden olduğunu göstermiştir. Bu telekomünikasyon endüstrisinde birçok ödün vermeye neden oldu.

En dikkat çekici olanı daha yeni bir standart olan IEEE Std. 1590-2003, bir yerden yükseklik artış çalışması belirli bir konumda gerçekleştirilmemişse, varsayılan uzaklık olarak 150 m (~ 500 fit) işareti listeliyor.

Kaynak:

► Electrical Engineering Portal