Nötr Topraklama Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Topraklama, meydana gelebilecek bir hata durumunda elektrikli cihazları kullananların can güvenliğini sağlamak ve cihazların tahrip olmasını önlemek amacıyla uygulanacak en önemli işlemlerden biridir. Elektrik uygulamalarında çok önemli yere sahip olan nötr ve topraklama yöntemlerinin detayalrına yazımızdan ulaşabilirsiniz.

A- A+

14.06.2017 tarihli yazı 20258 kez okunmuştur.

Topraklama Nötr Faz Direnç Reaktans Bobin

Nötr Topraklama Yöntemleri

Sistem topraklamaları genellikle üç ana kategoride incelenebilir.

İzoleli Nötr Sistem

Nötr doğrudan topraklanmamıştır. Gerçekte, elektrik sistemi topraklama için sistem kapasitesi üzerinden topraklanır.

Topraklama arızası, kablo taşıma kapasitesindeki fazla akım nedeniyle kaçak akıma neden olur ve sağlıklı fazların gerilimi, hattın gerilimine kadar yükselmez. Böylece, sistem mevcut toprak arızasıyla çalışarak sistem devamlılığını ve arzını geliştirir.

Yalıtılmış nötr sistem

“Kaçak yerinin tespit edilmesi çok zordur. Ana algılama bileşenleri bir voltmetredir. Bu yöntem genellikle AG ağları için kullanılır.”

Doğrudan Topraklama

Güç transformatörlerinin veya jeneratörün nötrü, doğrudan toprağa bağlanır.

Kaçak akım= Üç fazlı simetrik kısa devre akımı ve nominal akımın 20 ila 30 katı arasında yükselebilir. Sağlam fazdaki aşırı gerilim, toprak gerilimini aşmaz.

Doğrudan topraklama şeması

“Sistem doğrudan topraklandığında kaçak akımı sınırlaması yoktur.”

Topraklama Empedansı

Bu yöntemin amacı daha fazla güvenlik için kaçak akımı sınırlamaktır. Üç tip topraklama empedansı vardır:

► Direnç,
► Reaktans,
► Ark söndürme bobini (petersen bobin).

1) Direnç Üzerinden Topraklama

Nötr, toprağa bir direnç vasıtasıyla bağlanır. Kaçak akım seçilen değerle sınırlıdır: If = V / R
R = Direncin değeri (W)
V = Şebeke gerilimi (kV)

Direnç tarafından düzgün şekilde topraklanmış bir sistem, geçici aşırı gerilimlerle zararlı etkilere maruz kalmaz.

Direnç üzerinden topraklama şeması

Akımı dirençle sınırlamanın nedenleri;

► Arızalı elektrikli cihazlarda yanma ve erime etkilerini azaltmak için,
► Kaçak akımları geçen devrelerdeki ve cihazdaki mekanik zorlamaları azaltmak için,
► Elektrik çarpmalarını azaltmak için, personel için kaçak akımlarının neden olduğu tehlikeler giderilir.

“Akıma izin verilen topraktaki kaçak akım seviyesine göre iki sınıf vardır; yüksek direnç değeri ve düşük direnç değeri (bu iki sınıfı tanımlayan toprak kaçak akımı seviyesi için kabul edilmiş standartlar yoktur)”

Uygulamada açık bir fark bulunur;

► Yüksek direnç değeri tipik olarak 10 A veya daha düşük toprak kaçak akım seviyeleriiçin kullanır.
► Düşük direnç değeri tipik olarak 10 A üzerinde ve 3000 A'ya kadar toprak kaçak akım seviyeleri için kullanır.

Her iki sınıf da toprak kaçak akımınısınırlamak ve sistemi geçici aşırı gerilimlerden (güvenli bir seviyeye kadar) korumak için tasarlanmıştır. Bununla birlikte, yüksek direnç yöntemi, bir toprak kaçağının anında giderilmesini gerektirmez. Çünkü kaçak akım çok düşük bir seviyeyle sınırlıdır, yüksek direnç değeri ile ilişkili koruyucu taslak genellikle algılama ve alarmdır.

Düşük dirençli yöntemde, topraklanmış devrenin derhal ve seçici olarak arınma avantajına sahiptir. Ancak minimum kaçak akımın, uygulanan toprak kaçak akım rölesinin hareketli kontağını olumlu bir şekilde harekete geçirmek için yeterince büyük olması gerekir.

2) Reaktans Üzerinden Topraklama

Nötr, reaktans vasıtasıyla toprakla bağlantılıdır. Topraklama arızası, nötr reaktansın bir fonksiyonudur; kaçak akımının seviyesi, çoğunlukla, topraklama derecesinin tanımlanması için ölçüt olarak kullanılır.

Reaktans üzerinden topraklama şeması

Bu yöntemde, geçici aşırı gerilimi önlemek için, toprak kaçak akımı üç fazlı kaçak akımının en az %60'ı olmalıdır. Bu, direnç kullanan sistemde arzu edilen kaçak akımının seviyesinden oldukça yüksektir. Dolayısıyla reaktans topraklaması genellikle direnç kullanan sisteme bir alternatif olarak düşünülemez.

“Bu sistem, sistem transformatörü mevcut olmadığında kullanılır (Üçgen bağlı sistem).”

3) Ark Söndürme Bobini Üzerinden Topraklama

Bir sistemin toprak ile nötr arasına bağlanan topraklama reaktörü, özel olarak seçilmiş reaktansın nispeten yüksek değeriyle arıza koşulları altında topraktaki reaktif akım, hatlardan toprağa akan kapasitans akımını dengeler. Böylece arızadaki toprağa akan akım hemen hemen sıfır ile sınırlanır.

Ark söndürme bobini üzerinden topraklama şeması

“Topraklama arızasında yalıtkan,havada flaş gibi yanıp sönüyorsa kendi kendini söndürebilir. Bu topraklama yöntemi öncelikle 110 kV'luk sistemlerde, büyük oranda havai enerji hatlarındanveya dağıtım hatlarında oluşur.”

Bu tür yapıların sistemleri nadiren endüstriyel veya ticari güç sistemlerinde kullanılmaktadır.

Tablo: Nötr Topraklama Yöntemleri

X0: Sistemin Sıfır Sıra Aralığı Reaktansı
X1: Sistemin Pozitif Denklem reaktansı
R0: Faz başına faz sırası direnci
XC0: Faz başına dağıtılan, sistemin topraklanması için reaktans kapasitif
V: Şase gerilimi

Kaynak:

►electrical-engineering-portal