İyi Bir Rezidüel Koruma Uygulamak İçin 12 Kurulum İpucu

RCD’ler güvenliğimiz açısından çok büyük önem taşımaktadır. RCD'ler, birçok elektrik tesisatçısı tarafından gerek yanlış kullanımdan dolayı gerek cihazın çalışma prensibi hakkında yeterli bilgiye sahip olunmadığı için çoğu zaman tesisatta oluşan bir sorunun sorumlusu olarak görülerek ilk etapta sökülüp atılmışlardır. Bu yazımızda iyi bir rezidüel koruma uygulamak için 12 kurulum ipucunu sizlerle paylaşacağız.

A- A+

30.06.2017 tarihli yazı 10738 kez okunmuştur.

Son yıllarda kullanımı güncel hale gelen, fakat yapısı ve tesis şekli hakkında gerekli bilgiye sahip olunması önemsenmeden tesislere rasgele yerlere takılan ve fonksiyonuna veya işletme şekline uygun olmayan tarzda tesis edilmesi nedeniyle ya sürekli ya da fasılalı olarak sık sık açmalara neden olan, aynı zamanda farklı yapıda ve koruma mantığına sahip kaçak akım koruma cihazları ile birbirine karıştırılan ve hatta bu isimle anılan, gerek insan hayatını tehlikeli elektrik şoklarına karşı koruma, gerekse tesiste oluşabilecek izolasyon hatalarını önceden tesbit ederek, izolasyon hatalarından kaynaklanan yangınları önleme amacıyla kullanılması gereken çok önemli bir koruma cihazıdır.

RCD Cihazının yapısı

RCD cihazının yapısı

RCD Cihazlarının Çalışma Prensipleri

RCD, elektromanyetik prensiplere göre çalışan koruma cihazıdır. Bu tip koruma cihazında RCD içinden geçen akımları taşıyan ve korunan devreye ait aktif, yani faz ve nötr iletkenlerinde meydana gelen manyetik alanı algılayan toroidal transformatör kullanılır. Söz konusu akımların yönü ve büyüklüğü göz önüne alınarak vektör toplamları (residüel akımlar, yani artık akımlar olarak bilinir) normal işletme şartlarında yani hatasız devrelerde efektif olarak sıfırdır. Anormal şartlar halinde yani bir izolasyon hatası meydana geldiğinde; dengesiz akımların meydana getirdiği rezidüel manyetik alan, cihazın açtırma bobinine rezidüel akım gönderir ve bu akım daimi mıknatısın çekme etkisini ortadan kaldırır, yayın çekme kuvvetini dengeleyen çekme etkısi ortadan kalktığından yay kuvveti vasıtasıyla klape açılarak RCD ile korunan devrenin açılması sağlanır.

Normal ve anormal işletme şartları altındaki akım akışı, manyetik alanlar ve rezidüel akım arasındakı bağlantılar aşağıdaki şekillerle açıklanmaktadır.

Normal şartlar altındaki cihazda akım ve mağnetik alan (MF=MN ) ve rezidüel magnetik alan sıfırdır.

Anormal şartlar altındaki yani cihazda meydana gelen hatadan dolayı akım ve magnetik alanlardaki değişme (MF= MN) olup ve rezidüel magnetik alan sıfırdan farklıdır.

Şekillerde gösterilen semboller,

M_F: Faz iletkeninde meydana gelen manyetik alan

M_N: Nötr iletkeninde meydana gelen manyetik alan.

I_F: Faz iletkeninden akan akım

I_N: Nötr iletkenden akan akım

I_E1: Topraklama iletkeninden akan akım

I_E2: İnsan vücudu üzerinden köprülenen hata akımı

Açıklanması gereken bir durum da, rezidüel akım koruma sistemleriyle kaçak akım koruma sistemlerinin; bu ikisi tamamen ayrı koruma mantığına ve açtırma mekanizmalarına haiz olmalarına rağmen birbirleriyle karıştırılmasıdır.

Bu anlam karmaşası sebebiyle bir açma meydana geldiğinde RCD cihazının koruduğu devrede meydana gelen hatanın nedeni genellikle tesbit edilememekte veya RCD cihazı yapısı ve koruma mantığının gerektirdiği uygun şartlarda tesis edilemediğinden tesiste bir izolasyon hatası oluşmadığı halde cihaz ya sürekli açma yapmakta veya sebebi anlaşılamayan, zaman zaman ortaya çıkan fasılalı açmalar meydana gelmekte ve sonuçta cihazın kullanımı iptal edilmektedir.

Piyasada rezidüel akım koruma cihazı; kaçak akım koruma anahtarı olarak anılmaktadır.

Bu iki sistem arasındaki farklar aşağıda belirtildiği gibidir.

1) Rezidüel akım koruma cihazı faz iletkenlerinin içinden geçtiği akımları algılamak amacıyla yerleştirilen bir adet akım transformatöründan meydana gelir. Toprak kaçak koruma sistemleri ise korunacak sistemin girişine ve çıkışına konulan; fonksiyonu cihaza giren ve çıkan akımların farkını algılayan akım transformatörleriyla çalışır.

Yani rezidüel akım korumasında korunacak cihazın sadece giriş tarafındaki akım tranformatörü ile cihazın çalışması sağlanır, Toprak kaçak koruma sisteminde korunacak cihazın hem girişine ve hemde çıkışına akım transformatörleri yerleştirilir.

Kaçak akım koruması

2) Rezidüel akım koruma cihazı, bu cihazın toroidal akım transformatörerinin içinden geçen faz ve nötr iletkenlerdeki akımların, arıza halinde vektörel toplamlarının sıfır olmamasından dolayı ortaya çıkan rezidüel akımın, açtırma mekanizmasını harekete geçirmek suretiyle arızalı devreyi açtırma esasına dayanan sistemdir.

RCD cihazına ait vektör diyagramları

Toprak kaçak koruma ise, bir izolasyon hatası meydana geldiğinde korunan cihazın giriş ve çıkışındaki akımlar arasındaki farkı algılayarak açma yaptıran diferansiel akım prensibine göre çalışan bir sistemdir.

3) Rezidüel akım koruma sistemi öncelikli amacı insan hayatını korumaktır. Alçak gerilim sistemlerinde ev, büro ve iş yerlerindeki dağıtım panolarındaki priz çıkışlarına yerleştirilir. RCD'nin koruduğu devrede cihaz bir izolasyon hatası meydana geldiğinde hata akımının açma eşik değerine ulaşmasıyla ani olarak çalışır.

Toprak kaçak koruma sisteminin öncelikli amacı izolasyon hatası olan cihazın tamamen tahrip olmasını engellemektir.

Şebekede seçiciliği sağlama amacıyla ve geçici olaylardaki akımlar göz önüne alınarak zaman gecikmeli çalıştırılabilir. Halbuki RCD cihazı insan hayatı için tehlike oluşturacak şekilde gerilimlerin meydana gelmesiyle hangi şartlar olursa olsun ani olarak devreyi keser.

RCD, Şekil 5’te görüleceği üzere cihazı toroidal akım transformatoru, daimi mıknatıs ve bu mıknatıs tarafından çekili tutulan klape, hata meydana geldiğinde endüklenen akım vasıtasıyla daimi mıknatısın çekme kuvveti ortadan kaldırıldığında klapeyi açtıran yay ve bu açmayı kuvvetlendirerek cihazın kontaklarını açtıran mekanik amplifikatörden meydana gelir.

İyi Bir Rezidüel Koruma Uygulamak İçin 12 Kurulum İpucu

Tüm tesisatların toprak kaçağı akımı, iletkenin kapasitif sızıntısına ve anti-parazitik veya EMI filtreleme kapasitörlerine, örn. sınıf I ekipmanına bağlıdır. Bu sızdırma akımlarının toplamı, yüksek hassasiyetli artık korumaya neden olabilir - RCD'ler tetiklenecektir.

Tetikleme, personel için güvenliği tehlikeye atmadan IΔn / 2'den mümkün olur.

Sızıntı akımları aşağıdakilerle sınırlanabilir:

► Sınıf II ekipmanı kullanarak,
► İzolasyon transformatörleri,
► Aynı RCD tarafından korunan alıcıların sayısını sınırlama.

1. RCD Performansının İyileştirilmesi

1.1 TT Kurulumunun Merkezinde Gerçekleştirilmesi

Bir TT kurulumunun merkezinde (sadece bu durumda), canlı iletkenlerin etrafında yer alan algılama toroidinin, YG / AG transformatörünün nötrü toprağa bağlayan tek bir toroidle değiştirilmesi mümkündür.

Bu düzenleme bozukluklara karşı bağışıklığı geliştirir ve daha ekonomik olma avantajına sahiptir.

TT kurulumunun orijininde gerçekleştirilmesi

1.2 Bir Toroid Arızasına Karşı Artan Dayanıklılık

Bir toroid arızasına karşı dayanıklılığın arttırılması:

► Faz iletkenlerinin nötr iletken etrafında simetrik olarak düzenlenmesi,
► En azından iletkenler tarafından oluşturulan dairenin çapına eşit bir çapa sahip bir toroid kullanmak: D ≥ 2d,
► En az 2D'ye eşit bir yüksekliğe sahip bir manyetik kalkan eklenebilir.

Bir toroid arızasına karşı artan dayanıklılık

► d, kabloların bir toroidin merkezlenmesi, toroidin yerel doymamasını sağlar. Doymuş toroid, taklit kapanmalara neden olur.
► L, kablolarda toroid ile kavis arasındaki mesafedir.

2. Diferansiyel Cihazların Test Koşullarının Belirtilmesi

Tamamlayıcı işaretleme, testin düzenli olarak etkinleştirilmesi gerektiğini kullanıcıya göstermelidir (her 3-6 ayda bir önerilir).

►İlginizi Çekebilir: Sensör Füzyonu Nedir?

3. Sağlanacak Korumaya Göre Diferansiyel Cihaz Seçimi

NF C 15100 § 531.2.3 standartları, sağlanacak koruma türüne bağlı olarak bir seçim önermektedir:

► Dolaylı temasa karşı koruma (kabul edilebilir temas gerilimine bağlı olarak hassasiyet seçimi),
► Doğrudan temasa karşı tamamlayıcı koruma (IΔn 30 mA),
► Yangın riskine karşı koruma (IΔn 300 mA).

4. IT Yükünde Diferansiyel Cihaz Seçimi

NF C 151 00 § 531.2.4.3 Standartları - Dolaylı temaslara karşı koruma sağlayan RCD'lerin taklit devre dışı bırakılmasını önlemek için, ortalama duyarlılık RCD'leri için cihazın nominal artık fark akımı (IΔn), ilk arıza sırasında akan kaçak akımının (If) iki katından daha yüksek olmalıdır (IΔn ≥ 2 x If).

5. Yardımcı Güç Kaynağı Prensiplerine Göre Diferansiyel Cihaz Seçimi

IEC 60364 standardına göre, operatörün beceri seviyesi ve tesisatın çalışma amacı, güç kaynağı prensibine bağlı olarak çalışma türüne bağlı olarak diferansiyel koruma cihazlarının seçimini belirleyecektir.

Not: Ağa bağlı bir transformatör, ağdan bağımsız bir yardımcı kaynak oluşturmaz.

6. Yardımcı Kaynaklı Diferansiyel Cihazın Özellikleri

Yardımcı kaynaklı diferansiyel cihazın özellikleri aşağıdaki gibidir:

► İzlenen devrenin geriliminden bağımsız olarak izleme.
► Yüksek ve hızlı dalgalanma şebekelerine uygundur.
► Yük akımından bağımsız olarak izleme (dengelenmemiş akımların artması, endüktif yüklerin kuplajı).
► Geçici arızalarda (30 ns'lik entegrasyon süresi, ancak mevcut akımları birkaç ms'de açma riski olan bir cihaz) açma durumunda daha iyi bir bağışıklık.

7. Zırhlı Kablolar Üzerine Toroid Montajı Önlemleri

Zırhlı kablo: Elektrik bağlantı kutusundan elektrik yalıtılır ve toprağa bağlanır.

Zırhlı kablolar üzerine toroidler monte ederken alınması gereken önlemler

8. Yüklere Göre Diferansiyel Cihaz Sınıfı Seçimi

Ekipman giderek doğrultucu cihazlarla (diyotlar, tristörler vs.) donatılmıştır. Bu cihazların akış aşağısındaki toprak arıza akımları, RCD'yi desensitize edebilen bir DC bileşenine sahiptir. Diferansiyel cihazlar, yüklere uygun sınıfta olmalıdır.

Standart EN 50178, bir diferansiyel cihazın arkasında elektronik ekipmanı kullanırken gereksinimleri tanımlayan aşağıdaki organizasyon şemasını öngörür.

Bir diferansiyel cihazın arkasında elektronik ekipman kullanırken gerekenler

Anma görünen giriş gücü 4 kVA'yı aşmayan taşınabilir elektronik cihazlar, A tipi RCD'lerle uyumlu olacak şekilde tasarlanmalıdır (doğrudan ve dolaylı temasa karşı koruma).

Diferansiyel koruyucu cihazların çalışmasına müdahale edebilecek DC komponent arıza akımı üretme riskiyle karşı karşıya olan herhangi bir elektronik cihaza böyle bir uyarı etiketi eklenmelidir.

RCD'ler korunacak elektronik ekipmanla uyumlu olamıyorsa, diğer koruma önlemleri de uyarlanmalıdır, örneğin: elektronik donanımın ortamından çift veya takviyeli izolasyon ile izole edilmesi veya elektronik ekipmanın şebekeden bir transformatör vasıtasıyla izole edilmesi vb.

EN 61800-5-1 standardı, alıcıların dahili elektroniklerine göre RCD sınıfı seçeneği sunar.

Alıcıların dahili elektroniklerine göre RCD sınıfının seçimi

9. Endüstriyel Yükler

En yaygın cihazlar AC sınıfıdır, ancak endüstriyel tesislerin gerçek durumu en az A sınıfı cihazların kullanılmasını haklı çıkarmaktadır.

10. Hız Varyatörü Tipi Yükler

Bu tür yükler büyük oranda dalgalandığından, gerilim ve akıma bağlı olmaksızın B sınıfı röleler, açma-kapama riskini önlemek için çok daha uygun olacaktır.

11. Yük Tipine Göre Kullanım Gruplamaları

Tesisatlarda, özdeş arızalara neden olan cihaz türleri gruplandırılmalıdır. Yükler DC bileşenleri üretmekle yükümlülerse, arızalı olarak sadece AC veya darbeli düzeltilmiş bileşenler üreten yükleri korumak amaçlı cihazların altına bağlanmamalıdır.

12. Sızıntı veya Arızanın Sinyal veya Ön Alarmı

Operasyonun sürekliliğinin zorunlu olduğu ve mülkiyetin ve insanların güvenliğinin özellikle tehlike altında olduğu tesislerde, yalıtım hataları dikkate alınması gereken önemli bir risk oluşturmaktadır.

Sinyal verme işlevi iki şekilde gerçekleştirilebilir:

Birinci Yol - Korumanın zorunlu sebepleri (doğrudan ve dolaylı temaslara karşı koruma veya kaçak akımın sınırlandırılması) için güç kaynağının otomatik olarak açılması, diferansiyel cihazlar tarafından sağlanır, bazı diferansiyel rölelerde sinyal verme fonksiyonu, dahil edilmiş ön alarm röleleri tarafından sağlanabilir.

Ön alarmlı bu ürünler, § 531.2.1.3'deki öneriyi karşılayarak, muhtemel kaçak akımlarının toplamının nominal işletme akımının üçte biriyle sınırlı olmasını gerektirir.

İkinci Yol - Zorunlu (doğrudan ve dolaylı temasa karşı koruma veya kaçak akımın sınırlandırılması) nedenlerle güç kaynağının otomatik olarak kopması, örneğin aşırı akımlara karşı koruma cihazları gibi diğer cihazlar tarafından sağlanır.

Röle kontak alarmı bu nedenle sadece bir diferansiyel akımı sinyali vermek için kullanılabilir.

İzolasyon arızalarının önleyici sinyali bir elektrik tesisatının optimizasyonunu sağlar:

► İşlem durdurulmadan veya arıza yapmadan önce makine onarımını beklemek,
► TNS nötr yüklerde yalıtım hatalarını tespit etmek,
► Yangın, patlama vb. riskleri önleme,
► Bir aşırı akım koruma cihazının çalışmasını öngörerek sigortanın değiştirilmesi veya devre kesicinin eskimesinden kaçınılması,
► Kaçak akımların kontrol altına alınması ve böylece koruma devrelerinde eş kutuplu akımların azaltılması ve özellikle rahatsız edici elektromanyetik alanların oluşumunun azaltılması.

Kaynak:

► Electrical-Engineering
► Turgut ODABAŞI; "RCD Rezidüel Akım Koruma Cihazları" Elektrik Tesisat Mühendisleri Derneği (ETMD)