Topraklama sistemi - Earthing system

Bir topraklama sisteminin (İngiltere ve IEC) veya topraklama sisteminin (ABD) bir belirli kısımlarını birbirine bağlayan elektrik sistemi ile zemin güvenliği ve fonksiyonel amaçlar için, tipik olarak, dünyanın iletken yüzeye,. Topraklama sisteminin seçimi, tesisatın güvenliğini ve elektromanyetik uyumluluğunu etkileyebilir . Çoğu Uluslararası Elektroteknik Komisyonu'nun tavsiyelerine uysa da, topraklama sistemlerine ilişkin düzenlemeler ülkeler arasında önemli ölçüde farklılık göstermektedir . Yönetmelikler, madenlerde, hasta bakım alanlarında veya endüstriyel tesislerin tehlikeli alanlarında topraklama için özel durumlar belirleyebilir.

Elektrik güç sistemlerine ek olarak, diğer sistemler güvenlik veya işlev için topraklama gerektirebilir. Yüksek yapılar, yıldırım çarpmalarından korunmak için bir sistemin parçası olarak paratonerlere sahip olabilir . Telgraf hatları , Dünya'yı bir devrenin bir iletkeni olarak kullanabilir, bu da uzun bir devre üzerinden bir geri dönüş telinin kurulum maliyetinden tasarruf sağlar. Radyo antenleri , çalışma için ve ayrıca statik elektriği kontrol etmek ve yıldırımdan korunma sağlamak için özel topraklama gerektirebilir.

Elektriksel topraklamanın amaçları

sistem topraklaması

Topraklama sistemlerinin birincil bileşeni, ister yıldırım kaynaklı ister sürtünme kaynaklı olsun (bir anten direğine karşı esen rüzgar gibi) statik yayılımdır (sistem topraklaması). Şebeke dağıtım sistemleri, telekomünikasyon sistemleri gibi sistemlerde ve herhangi bir önemli metal sistemin birbirine bağlanması ve bir noktada dünyaya referans verilmesi gereken ticari/konut binalarında kullanım için sistem topraklaması gereklidir. Sistem topraklaması, ağır bir topraklama elektrotu iletkeni aracılığıyla toprağa birikmiş statik deşarjı ve ardından bir topraklama elektrotuna göndererek çalışır.

Ekipman topraklaması

Ekipman topraklaması, ana servis panelindeki (ve başka hiçbir yerde olmayan) nötr ve topraklama baraları arasındaki düşük empedanslı bir bağlantıdır . Arıza akımlarına karşı korumanın bir parçası olur. Arıza akımları esas olarak bir iletkenin yalıtım hatasından ve ardından iletken bir yüzeyle temastan kaynaklanır. Bu tip bir topraklama teknik olarak bir topraklama bağlantısı değildir. Bir arıza meydana geldiğinde ve topraklanmış bir yüzeyle temas kurulduğunda, büyük miktarda akım topraklama çubuğuna, toprak-nötr kuşaklama bağlantısı üzerinden ve akım kaynağına geri döner. Aşırı akım koruma cihazları bunu bir kısa devre durumu olarak algılar ve devreyi açarak arızayı güvenli bir şekilde siler. ABD ekipman topraklama standartları Ulusal Elektrik Yasası tarafından belirlenir.

fonksiyonel topraklama

Bir işlevsel topraklama bağlantısı elektrik güvenliği farklı bir amaca hizmet eder ve normal çalışma parçası olarak mevcut taşıyabilir. Örneğin, tek telli bir toprak dönüşlü güç dağıtım sisteminde, toprak devrenin bir iletkenini oluşturur ve tüm yük akımını taşır. İşlevsel toprak bağlantıları kullanan diğer aygıt örnekleri arasında aşırı gerilim koruyucular ve elektromanyetik girişim filtreleri bulunur.

Alçak gerilim sistemleri

In düşük voltajlı ağların son kullanıcıların en geniş sınıfa elektrik gücü dağıtmak, topraklama sistemlerinin tasarımı için asıl sorun elektrikli aletleri ve elektrik şoku karşı koruma kullanma tüketicilerin güvenliğidir. Sigortalar ve kaçak akım cihazları gibi koruyucu cihazlarla birlikte topraklama sistemi, nihai olarak, kişinin potansiyeline göre potansiyeli , tipik olarak yaklaşık 50 V'a ayarlanan güvenli bir eşiği aşan metalik bir nesneyle temas etmemesini sağlamalıdır. .

Gelişmiş ülkelerin çoğunda 220 V, 230 V veya 240 V topraklanmış kontaklı prizler, önemli ölçüde ulusal farklılıklarla birlikte, II. Dünya Savaşı'ndan hemen önce veya hemen sonra tanıtıldı. Bununla birlikte, besleme voltajının yalnızca 120 V olduğu Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da, 1960'ların ortalarından önce kurulan elektrik prizleri genellikle bir toprak (toprak) pimi içermiyordu. Gelişmekte olan dünyada, yerel kablolama uygulaması bir toprağa bağlantı sağlayabilir veya sağlamayabilir.

Faz-nötr gerilimi 240 V ila 690 V'u aşan alçak gerilim elektrik şebekelerinde, kamuya açık şebekeler yerine çoğunlukla endüstride, madencilik ekipmanlarında ve makinelerde kullanılan topraklama sistemi tasarımı, güvenlik açısından ev içi sistemlerde olduğu kadar önemlidir. kullanıcılar.

Aralıklar (ayrı ocaklar ve fırınlar dahil) için 1947'den 1996'ya ve giysi kurutucuları için 1953'ten 1996'ya kadar ABD Ulusal Elektrik Yasası, devre ana servis panelinden kaynaklanıyorsa, besleme nötr kablosunun ekipman muhafazası bağlantısı olarak kullanılmasına izin verdi. Bu, takılabilir ekipman ve kalıcı olarak bağlı ekipman için izin verildi. Devredeki normal dengesizlikler, küçük ekipmandan toprak voltajına, nötr iletken veya bağlantılarda bir arıza, ekipmanın toprağa tam 120 volta gitmesine izin verecek, bu da kolayca ölümcül bir durum. NEC'in 1996 ve daha yeni sürümleri artık bu uygulamaya izin vermemektedir. Benzer nedenlerle, çoğu ülke artık neredeyse evrensel olan tüketici kablolamasında özel koruyucu topraklama bağlantılarını zorunlu kılmıştır. Bağlantıların daha az ve daha az savunmasız olduğu dağıtım ağlarında, birçok ülke toprak ve nötrün bir iletkeni paylaşmasına izin verir.

Yanlışlıkla enerjilenen nesneler ve besleme bağlantısı arasındaki arıza yolu düşük empedansa sahipse, arıza akımı o kadar büyük olacaktır ki, devre aşırı akım koruma cihazı (sigorta veya devre kesici) toprak arızasını temizlemek için açılacaktır. Topraklama sisteminin, ekipman muhafazaları ile besleme dönüşü arasında düşük empedanslı bir metalik iletken sağlamadığı durumlarda (örneğin, ayrı topraklanmış bir TT sisteminde), arıza akımları daha küçüktür ve aşırı akım koruma cihazını çalıştırması gerekmez. Böyle bir durumda , toprağa sızan akımı tespit etmek ve devreyi kesmek için bir artık akım cihazı kurulur.

IEC terminolojisi

Uluslararası standart IEC 60364 , iki harfli TN , TT ve IT kodlarını kullanarak üç topraklama düzenlemesi ailesini ayırt eder .

İlk harf, toprak ile güç kaynağı ekipmanı (jeneratör veya transformatör) arasındaki bağlantıyı gösterir :

"T" - Bir noktanın toprakla doğrudan bağlantısı (Fransızca: terre)
"I" - Belki de yüksek bir empedans yoluyla olması dışında, hiçbir nokta toprakla bağlantılı değildir (Fransızca: isolé).

İkinci harf, toprak veya ağ ile sağlanan elektrikli cihaz arasındaki bağlantıyı gösterir:

"T" - Toprak bağlantısı, genellikle bir topraklama çubuğu aracılığıyla, toprağa doğrudan yerel bir bağlantıdır (Fransızca: terre).
"N" - toprak bağlantısı, elektrik şebekesi tarafından nötr iletkene (TN-S) ayrı olarak, nötr iletkenle (TN-C) veya her ikisiyle (TN-CS) birlikte sağlanır. Bunlar aşağıda tartışılmaktadır.

TN ağ türleri

TN-S : Bina dağıtım noktasından sonra herhangi bir noktada birbirine bağlanmayan, transformatörden tüketici cihaza ayrı koruyucu toprak (PE) ve nötr (N) iletkenleri.

TN-C : trafodan tüketen cihaza kadar birleşik PE ve N iletken.

TN-CS : trafodan bina dağıtım noktasına kadar birleşik PEN iletkeni, ancak sabit iç kablolamada ve esnek güç kablolarında PE ve N iletkenleri ayrı.

Bir TN topraklama sisteminde, jeneratör veya transformatördeki noktalardan biri, üç fazlı bir sistemde genellikle yıldız noktası olan toprakla bağlanır. Elektrikli cihazın gövdesi, transformatördeki bu topraklama bağlantısı üzerinden toprağa bağlanır. Bu düzenleme, özellikle Avrupa'da konut ve endüstriyel elektrik sistemleri için geçerli bir standarttır.

Tüketicinin elektrik tesisatının açıkta kalan metalik kısımlarını birbirine bağlayan iletkene koruyucu toprak ( PE ; ayrıca bakınız: Toprak ) denir . Üç fazlı sistemde yıldız noktasına bağlanan veya tek fazlı sistemde dönüş akımını taşıyan iletkene nötr ( N ) denir . TN sistemlerinin üç çeşidi ayırt edilir:

TN-S
PE ve N, yalnızca güç kaynağının yakınında birbirine bağlanan ayrı iletkenlerdir.
TN-C
Kombine bir PEN iletkeni hem PE hem de N iletkeninin işlevlerini yerine getirir. (normalde yalnızca dağıtım ağları için kullanılan 230/400 V sistemlerde)
TN-C-S
Sistemin bir kısmı, bir noktada ayrı PE ve N hatlarına ayrılan birleşik bir PEN iletkeni kullanır. Kombine PEN iletkeni tipik olarak trafo merkezi ile binaya giriş noktası arasında oluşur ve servis kafasında toprak ve nötr ayrılır. Birleşik nötr ve toprak iletkenini, kaynakta ve dağıtım ağları boyunca aralıklarla yerel toprak çubuklarına mümkün olan en kısa yoldan bağlama uygulaması nedeniyle , Birleşik Krallık'ta bu sistem koruyucu çoklu topraklama (PME) olarak da bilinir. bu konumların her birinde hem sistem topraklaması hem de ekipman topraklaması sağlamak için her binaya. Avustralya ve Yeni Zelanda'daki benzer sistemler, çoklu topraklanmış nötr (MEN) ve Kuzey Amerika'da çok topraklı nötr (MGN) olarak belirlenmiştir .

Aynı trafodan hem TN-S hem de TN-CS sarf malzemeleri alınması mümkündür. Örneğin, bazı yeraltı kabloları üzerindeki kılıflar paslanır ve iyi toprak bağlantıları sağlamayı durdurur ve bu nedenle yüksek dirençli "kötü toprakların" bulunduğu evler TN-CS'ye dönüştürülebilir. Bu, yalnızca nötr arızaya karşı uygun şekilde sağlam olduğunda ve dönüştürme her zaman mümkün olmadığında bir ağda mümkündür. Açık devre PEN, kesintinin akış aşağısında sistem toprağına bağlı açıkta kalan herhangi bir metal üzerinde tam faz voltajı etkileyebileceğinden, PEN arızaya karşı uygun şekilde güçlendirilmelidir. Alternatif, yerel bir toprak sağlamak ve TT'ye dönüştürmektir. Bir TN şebekesinin ana cazibesi, düşük empedanslı toprak yolunun, hattan PE'ye kısa devre olması durumunda, aynı kesici veya sigortanın LN veya L için çalışacağı bir yüksek akım devresinde kolay otomatik bağlantı kesmeye (ADS) izin vermesidir. -PE arızaları ve toprak arızalarını tespit etmek için bir RCD gerekli değildir.

TT ağı

TT (Fransızca: terre-terre) topraklama sistemi

Bir TT (Fransızca: terre-terre) topraklama sisteminde, tüketici için koruyucu toprak bağlantısı, yerel bir toprak elektrotu (bazen Terra-Firma bağlantısı olarak da adlandırılır) ile sağlanır ve jeneratörde bağımsız olarak kurulmuş bir tane daha vardır. İkisi arasında 'toprak kablosu' yoktur. Arıza döngüsü empedansı daha yüksektir ve elektrot empedansı gerçekten çok düşük olmadıkça, bir TT kurulumunun ilk izolatörü olarak her zaman bir RCD'ye (GFCI) sahip olması gerekir.

TT topraklama sisteminin en büyük avantajı, diğer kullanıcıların bağlı ekipmanlarından kaynaklanan azaltılmış parazittir. TT, telekomünikasyon siteleri gibi parazitsiz topraklamadan yararlanan özel uygulamalar için her zaman tercih edilmiştir. Ayrıca, TT ağları, bir nötrün kırılması durumunda ciddi bir risk oluşturmaz. Ek olarak, gücün üstten dağıtıldığı yerlerde, herhangi bir havai dağıtım iletkeninin, örneğin düşen bir ağaç veya dal tarafından kırılması durumunda, toprak iletkenlerinde gerilim oluşma riski yoktur.

RCD öncesi dönemde, hattan PE'ye kısa devre olması durumunda güvenilir otomatik bağlantı kesme (ADS) düzenlemenin zorluğu nedeniyle TT topraklama sistemi genel kullanım için çekici değildi (aynı kesicinin bulunduğu TN sistemleriyle karşılaştırıldığında). veya sigorta LN veya L-PE arızalarında çalışacaktır). Ancak artık akım cihazları bu dezavantajı azalttığından, tüm AC güç devrelerinin RCD korumalı olması koşuluyla TT topraklama sistemi çok daha çekici hale geldi. Bazı ülkelerde (Birleşik Krallık gibi) TT, düşük empedanslı bir eşpotansiyel bölgesinin bağlanmasıyla sürdürülmesinin pratik olmadığı, mobil evlere ve bazı tarımsal ortamlara yapılan beslemeler gibi önemli dış mekan kablolarının olduğu veya yüksek arızanın olduğu durumlar için önerilir. akaryakıt depolarında veya marinalarda olduğu gibi başka tehlikeler de oluşturabilir.

TT topraklama sistemi, çoğu endüstriyel ortamda ve hatta evde RCD üniteleri ile Japonya genelinde kullanılmaktadır. Bu, genellikle yüksek frekanslı gürültüyü toprak iletkenine geçiren önemli filtrelere sahip olan değişken frekanslı sürücülere ve anahtarlamalı güç kaynaklarına ek gereksinimler getirebilir .

BT ağı

Bir IT ağında (isolé-terre), elektrik dağıtım sisteminin toprakla hiçbir bağlantısı yoktur veya yalnızca yüksek empedans bağlantısı vardır.

Karşılaştırmak

TT O TN-S TN-C TN-CS
Toprak arıza döngüsü empedansı Yüksek En yüksek Düşük Düşük Düşük
RCD tercih edildi mi? Evet Yok İsteğe bağlı Numara İsteğe bağlı
Sahada toprak elektroduna mı ihtiyacınız var? Evet Evet Numara Numara İsteğe bağlı
PE iletken maliyeti Düşük Düşük En yüksek En az Yüksek
Nötr kırılma riski Numara Numara Yüksek En yüksek Yüksek
Emniyet Güvenli Daha Az Güvenli en güvenli En Az Güvenli Güvenli
Elektromanyetik girişim En az En az Düşük Yüksek Düşük
Güvenlik riskleri Yüksek döngü empedansı (adım voltajları) Çift hata, aşırı gerilim kırık nötr kırık nötr kırık nötr
Avantajlar Güvenli ve güvenilir Operasyonun sürekliliği, maliyet en güvenli Maliyet Güvenlik ve maliyet

Diğer terminolojiler

Birçok ülkenin binaları için ulusal kablolama yönetmelikleri IEC 60364 terminolojisini takip ederken , Kuzey Amerika'da (Birleşik Devletler ve Kanada) "ekipman topraklama iletkeni" terimi, dal devrelerindeki ekipman topraklamalarını ve topraklama kablolarını ve "topraklama elektrotu iletkenini" ifade eder. bir Toprak/Toprak çubuğu, elektrot veya benzerini bir servis paneline bağlayan iletkenler için kullanılır. "Yerel" Toprak/Toprak elektrodu, kurulduğu her binada "sistem topraklaması" sağlar.

"Topraklı" akım taşıyan iletken sistem "nötr"dür. Avustralya ve Yeni Zelanda standartları, çoklu topraklanmış nötr (MEN) adı verilen değiştirilmiş bir koruyucu çoklu topraklama (PME) sistemi kullanır. Nötr, her tüketici hizmet noktasında topraklanır (topraklanır), böylece AG hatlarının tüm uzunluğu boyunca nötr potansiyel farkı etkin bir şekilde sıfıra getirilir . Kuzey Amerika'da "çok topraklı nötr" sistem (MGN) terimi kullanılmaktadır.

Birleşik Krallık'ta ve bazı Commonwealth ülkelerinde, faz-nötr-toprak anlamına gelen "PNE" terimi, üç (veya tek fazlı olmayan bağlantılar için daha fazla) iletkenin, yani PN-S'nin kullanıldığını belirtmek için kullanılır.

Direnç topraklı nötr (Hindistan)

Merkezi Elektrik Kurumu Düzenlemelerine göre Hindistan'da madencilik için bir dirençli toprak sistemi kullanılmaktadır . Nötrün toprağa sağlam bir bağlantısı yerine , akımı toprağa 750 mA'dan daha düşük bir değerde sınırlamak için bir nötr topraklama direnci ( NGR ) kullanılır. Arıza akımı kısıtlaması nedeniyle gazlı madenler için daha güvenlidir. Toprak kaçağı sınırlandırıldığından, kaçak koruma cihazları 750 mA'in altına ayarlanabilir. Karşılaştırıldığında, sağlam topraklanmış bir sistemde toprak arıza akımı, mevcut kısa devre akımı kadar olabilir.

Nötr topraklama direnci, kesintiye uğramış bir toprak bağlantısını tespit etmek ve bir arıza tespit edildiğinde gücü kesmek için izlenir.

Toprak kaçağı koruması

Kazara oluşan şoku önlemek için, kaçak akım belirli bir limiti aştığında gücü izole etmek için kaynakta akım algılama devreleri kullanılır. Bu amaçla artık akım cihazları (RCD'ler, RCCB'ler veya GFCI'ler) kullanılır. Önceden, bir toprak kaçağı devre kesicisi kullanılıyordu. Endüstriyel uygulamalarda toprak kaçağı röleleri ayrı çekirdek dengeli akım trafoları ile birlikte kullanılır. Bu koruma mili-Amper aralığında çalışır ve 30 mA ile 3000 mA arasında ayarlanabilir.

Dünya bağlantı kontrolü

Kablonun sürekliliğini denetlemek için, topraklama kablosuna ek olarak dağıtım/ekipman besleme sisteminden ayrı bir pilot kablosu çalıştırılır. Bu, madencilik makinelerinin arka kablolarında kullanılır. Topraklama kablosu kopmuşsa, pilot kablo, kaynak ucundaki bir algılama cihazının makineye giden gücü kesmesine izin verir. Bu tip devre, yeraltı madenlerinde kullanılan portatif ağır elektrik ekipmanları ( LHD (Yük, Çekme, Boşaltma makinesi) gibi ) için bir zorunluluktur .

Özellikler

Maliyet

  • TN ağları, her tüketicinin yerinde düşük empedanslı toprak bağlantısı maliyetinden tasarruf sağlar. IT ve TT sistemlerinde koruyucu topraklama sağlamak için böyle bir bağlantı (gömülü metal yapı) gereklidir .
  • TN-C ağları, ayrı N ve PE bağlantıları için gereken ek bir iletken maliyetinden tasarruf sağlar. Ancak, nötrlerin kopması riskini azaltmak için özel kablo tipleri ve çok sayıda toprağa bağlantı gereklidir.
  • TT ağları, uygun RCD (Toprak hatası kesici) koruması gerektirir.

Emniyet

  • TN'de, bir yalıtım hatasının aşırı akım devre kesicisini veya sigortayı tetikleyecek ve L iletkenlerini ayıracak yüksek bir kısa devre akımına yol açması çok muhtemeldir. TT sistemlerinde, toprak arıza döngüsü empedansı bunu yapmak için çok yüksek veya gereken süre içinde yapmak için çok yüksek olabilir, bu nedenle genellikle bir RCD (eski adıyla ELCB) kullanılır. Daha önceki TT kurulumları, bu önemli güvenlik özelliğinden yoksun olabilir, bu da CPC'nin (Devre Koruyucu İletken veya PE) ve belki de kişilerin erişebileceği ilgili metalik parçaların (açıkta kalan iletken parçalar ve dış iletken parçalar) arıza altında uzun süreler boyunca enerjilenmesini sağlar. gerçek bir tehlike olan koşullar.
  • TN-S ve TT sistemlerinde (ve ayrılma noktasının ötesindeki TN-CS'de), ek koruma için bir artık akım cihazı kullanılabilir. Tüketici cihazında herhangi bir yalıtım hatası olmaması durumunda, I L1 + I L2 + I L3 + I N = 0 denklemi geçerlidir ve bu toplam bir eşiğe ulaştığında (tipik olarak 10 mA – 500) bir RCD beslemeyi kesebilir. mA). L veya N ve PE arasındaki bir yalıtım hatası, yüksek olasılıkla bir RCD'yi tetikleyecektir.
  • IT ve TN-C ağlarında, artık akım cihazlarının bir yalıtım arızasını algılama olasılığı çok daha düşüktür. Bir TN-C sisteminde, farklı RCD'ler üzerindeki devrelerin toprak iletkenleri veya gerçek topraklama arasındaki temastan kaynaklanan istenmeyen tetiklemeye karşı da çok savunmasız olacaklardır, bu nedenle kullanımlarını pratik hale getirecektir. Ayrıca, RCD'ler genellikle nötr çekirdeği izole eder. Bunu bir TN-C sisteminde yapmak güvenli olmadığından, TN-C üzerindeki RCD'ler yalnızca hat iletkenini kesmek için kablolanmalıdır.
  • Toprak ve nötrün birleştiği tek uçlu tek fazlı sistemlerde (TN-C ve TN-CS sistemlerinin birleşik nötr ve toprak çekirdeği kullanan kısmı), PEN iletkeninde bir kontak sorunu varsa, o zaman topraklama sisteminin kopma ötesindeki tüm parçaları L iletkeninin potansiyeline yükselecektir. Dengesiz çok fazlı bir sistemde, topraklama sisteminin potansiyeli en yüklü hat iletkeninin potansiyeline doğru hareket edecektir. Nötrün kırılmanın ötesindeki potansiyelindeki böyle bir artış, nötr bir ters çevirme olarak bilinir . Bu nedenle, TN-C bağlantıları, sabit kablolamadan daha yüksek temas sorunları olasılığı olan fiş/soket bağlantılarından veya esnek kablolardan geçmemelidir. Ayrıca bir kablonun hasar görmesi riski de vardır ve bu risk eşmerkezli kablo yapısı ve çoklu toprak elektrotları kullanılarak azaltılabilir . Kaybolan nötr yükseltici "topraklanmış" metal işin tehlikeli bir potansiyele yol açmasının (küçük) riskleri ve gerçek toprakla yakın temastan kaynaklanan artan şok riski nedeniyle, Birleşik Krallık'ta TN-CS sarf malzemelerinin kullanımı yasaklanmıştır. karavan alanları ve teknelere kıyı beslemesi yapılır ve çiftliklerde ve açık hava şantiyelerinde kullanılması kesinlikle önerilmez ve bu gibi durumlarda tüm dış mekan kablolarının TT ile RCD ve ayrı bir toprak elektrotu ile yapılması önerilir.
  • IT sistemlerinde, tek bir yalıtım hatasının, toprakla temas halinde olan bir insan vücudundan tehlikeli akımların geçmesine neden olması olası değildir, çünkü böyle bir akımın akması için düşük empedanslı bir devre mevcut değildir. Bununla birlikte, bir ilk yalıtım hatası, bir IT sistemini etkin bir şekilde bir TN sistemine dönüştürebilir ve ardından ikinci bir yalıtım hatası, tehlikeli vücut akımlarına yol açabilir. Daha da kötüsü, çok fazlı bir sistemde, hat iletkenlerinden biri toprakla temas ederse, diğer faz çekirdeklerinin faz-nötr gerilimi yerine toprağa göre faz-faz gerilimine yükselmesine neden olur. BT sistemleri ayrıca diğer sistemlerden daha büyük geçici aşırı gerilimler yaşar.
  • TN-C ve TN-CS sistemlerinde, birleşik nötr-toprak çekirdeği ile dünyanın gövdesi arasındaki herhangi bir bağlantı, normal koşullar altında önemli miktarda akım taşıyabilir ve bozuk bir nötr durumda daha da fazlasını taşıyabilir. Bu nedenle, ana eş potansiyel kuşaklama iletkenleri bu dikkate alınarak boyutlandırılmalıdır; TN-CS'nin çok gömülü metal yapı ve patlayıcı gazların bir arada bulunduğu benzin istasyonları gibi durumlarda kullanılması tavsiye edilmez.

Elektromanyetik uyumluluk

  • TN-S ve TT sistemlerinde, tüketicinin toprakla bağlantısı düşük, bu iletkenin dönüş akımları ve empedansı sonucu N iletkeni üzerinde görünen gerilimden etkilenmez. Bu, bazı telekomünikasyon ve ölçüm ekipmanı türleri için özellikle önemlidir.
  • TT sistemlerinde her tüketicinin kendi toprak bağlantısı vardır ve ortak bir PE hattında diğer tüketicilerin neden olabileceği akımları fark etmeyecektir.

Yönetmelikler

  • Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Elektrik Yasası ve Kanada Elektrik Yasası'nda , dağıtım transformatöründen gelen besleme, birleşik bir nötr ve topraklama iletkeni kullanır, ancak yapı içinde ayrı nötr ve koruyucu toprak iletkenleri kullanılır (TN-CS). Nötr, yalnızca müşterinin bağlantı kesme anahtarının besleme tarafında toprağa bağlanmalıdır.
  • In Arjantin , Fransa (TT) ve Avustralya'da (TN-CS), müşterilerin kendi toprak bağlantılarını sağlamak zorundadır.
  • Japonya'daki cihazlar PSE yasalarına uygun olmalıdır ve bina kabloları çoğu kurulumda TT topraklamasını kullanır.
  • Avustralya'da, çoklu topraklı nötr (MEN) topraklama sistemi kullanılır ve AS/NZS 3000 Bölüm 5'te açıklanmıştır. Bir AG müşterisi için bu, sokaktaki trafodan binaya kadar bir TN-C sistemidir, nötr bu segment boyunca birden çok kez topraklanır) ve Ana Panodan aşağıya doğru kurulum içinde bir TN-S sistemi. Bir bütün olarak bakıldığında, bir TN-CS sistemidir.
  • In Danimarka yüksek gerilim regülasyonu (Stærkstrømsbekendtgørelsen) ve Malezya nadir durumlarda TN-CS (ABD'deki aynı şekilde kullanılır) izin verilebilir olsa Elektrik Yönetmeliği 1994 devletler tüm tüketiciler, TT topraklama kullanması gerektiğini. Daha büyük şirketler söz konusu olduğunda kurallar farklıdır.
  • Gelen Hindistan göre merkezi Elektrik Kurumu Yönetmeliği , Cear 2010, kural 41, topraklama özellik vardır, bir 3-faz 4 telli sisteminin nötr tel ve 2-fazlı, 3 telli sistemi ek bir üçüncü kablo. Topraklama iki ayrı bağlantı ile yapılacaktır. Doğru topraklamayı daha iyi sağlamak için topraklama sisteminde en az iki veya daha fazla toprak çukuru (elektrot) bulunmalıdır. Kural 42'ye göre, 5 kW'ın üzerinde 250 V'u aşan bağlı yüke sahip tesisatta, toprak arızası veya kaçak durumunda yükü izole etmek için uygun bir Toprak kaçağı koruma cihazı bulunmalıdır.

Uygulama örnekleri

  • Birleşik Krallık'ta yeraltı güç kablolarının yaygın olduğu bölgelerde TN-S sistemi yaygındır.
  • In Hindistan LT arz TN-S sistemi üzerinden genellikle. Nötr, her dağıtım trafosunda çift topraklanmıştır. Nötr ve toprak iletkenleri havai dağıtım hatlarında ayrı ayrı çalışır. Toprak bağlantısı için havai hatlar için ayrı iletkenler ve kabloların zırhlanması kullanılır. Toprağa yedekli yol sağlamak için her bir kullanıcı ucuna ek toprak elektrotları/çukurları kurulur.
  • Avrupa'daki çoğu modern evin bir TN-CS topraklama sistemi vardır. Kombine nötr ve toprak, en yakın trafo merkezi ile servis kesintisi (sayacın önündeki sigorta) arasında oluşur. Bundan sonra, tüm dahili kablolamada ayrı toprak ve nötr damarlar kullanılır.
  • Birleşik Krallık'taki daha eski kentsel ve banliyö evleri , toprak bağlantısının bir yeraltı kurşun ve kağıt kablosunun kurşun kılıfı aracılığıyla iletildiği TN-S kaynaklarına sahip olma eğilimindedir.
  • Norveç'teki eski evler BT sistemini kullanırken daha yeni evler TN-CS kullanıyor.
  • Bazı eski evler, özellikle de artık akım devre kesicilerin ve kablolu ev alanı ağlarının icadından önce inşa edilenler, bir şirket içi TN-C düzenlemesi kullanır. Bu artık önerilen bir uygulama değildir.
  • Laboratuar odaları, tıbbi tesisler, şantiyeler, onarım atölyeleri, mobil elektrik tesisatları ve motor jeneratörleri tarafından sağlanan ve yalıtım hatası riskinin yüksek olduğu diğer ortamlar , genellikle izolasyon transformatörlerinden sağlanan bir BT topraklama düzenlemesi kullanır . IT sistemlerindeki iki hata sorununu azaltmak için, izolasyon transformatörlerinin her biri yalnızca az sayıda yük sağlamalı ve bir yalıtım izleme cihazı ile korunmalıdır (maliyet nedeniyle genellikle sadece tıbbi, demiryolu veya askeri IT sistemleri tarafından kullanılır).
  • Ek bir PE iletkeninin maliyetinin yerel bir toprak bağlantısı maliyetinden daha ağır bastığı uzak bölgelerde, TT ağları bazı ülkelerde, özellikle eski mülklerde veya kırsal alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır; Örneğin, düşmüş bir ağaç dalı tarafından havai PE iletkeni. Bireysel mülklere TT tedarikleri, bireysel bir mülkün TN-CS tedariki için uygun olmadığı düşünülen çoğunlukla TN-CS sistemlerinde de görülür.
  • In Avustralya , Yeni Zelanda ve İsrail TN-CS sistemi kullanılıyor; bununla birlikte, kablolama kuralları, ek olarak, her müşterinin özel bir Toprak elektrotu aracılığıyla toprağa ayrı bir bağlantı sağlaması gerektiğini belirtir. (Tüketicinin tesislerine giren tüm metalik su boruları da dağıtım Panosundaki/Paneldeki Topraklama noktasına "bağlanmalıdır".) Avustralya ve Yeni Zelanda'da, ana Santral/Paneldeki koruyucu topraklama çubuğu ile nötr çubuk arasındaki bağlantı, çoklu topraklı nötr Bağlantı veya MEN Bağlantısı olarak adlandırılır. Bu MEN bağlantısı, kurulum testi amacıyla çıkarılabilir, ancak normal hizmet sırasında bir kilitleme sistemi (örneğin kilitli somunlar) veya iki veya daha fazla vida ile bağlanır. MEN sisteminde, nötrün bütünlüğü çok önemlidir. Avustralya'da, yeni kurulumlar ayrıca ıslak alanlar altında güçlendirici temel betonunu koruyucu toprak iletkenine (AS3000) bağlamalı, tipik olarak topraklamanın boyutunu artırmalı (yani direnci azaltmalı) ve banyo gibi alanlarda eş potansiyel bir düzlem sağlamalıdır. Daha eski kurulumlarda, yalnızca su borusu bağının bulunması nadir değildir ve bu şekilde kalmasına izin verilir, ancak herhangi bir yükseltme çalışması yapılırsa ek toprak elektrotunun takılması gerekir. Gelen koruyucu toprak/nötr iletken bir nötr çubuğa (elektrik sayacının nötr bağlantısının müşteri tarafında bulunur) bağlanır ve daha sonra müşterinin MEN bağlantısı aracılığıyla toprak çubuğuna bağlanır - bu noktadan sonra koruyucu topraklama ve nötr iletkenler ayrıdır.

Yüksek voltajlı sistemler

Tek katmanlı toprakta çoklu topraklama simülasyonu

Genel halk tarafından çok daha az erişilebilir olan yüksek voltajlı şebekelerde (1 kV'un üzerinde), topraklama sistemi tasarımının odak noktası güvenlikten daha az, beslemenin güvenilirliği, korumanın güvenilirliği ve varlığında ekipman üzerindeki etkidir. kısa devre. Sadece en yaygın olan faz-toprak kısa devrelerinin büyüklüğü, topraklama sistemi seçiminden önemli ölçüde etkilenir, çünkü akım yolu çoğunlukla toprak üzerinden kapalıdır. Dağıtım trafo merkezlerinde bulunan üç fazlı YG/OG güç transformatörleri , dağıtım şebekeleri için en yaygın besleme kaynağıdır ve nötrlerinin topraklama türü, topraklama sistemini belirler.

Beş tür nötr topraklama vardır:

Katı topraklanmış nötr

Gelen katı ya da direkt olarak nötr topraklı, transformatör, yıldız noktası doğrudan toprağa bağlanır. Bu çözümde, toprak arıza akımının kapanması için düşük empedanslı bir yol sağlanır ve sonuç olarak büyüklükleri üç fazlı arıza akımlarıyla karşılaştırılabilir. Nötr, toprağa yakın potansiyelde kaldığından, etkilenmeyen fazlardaki gerilimler, arıza öncesi olanlara benzer seviyelerde kalır; bu nedenle yalıtım maliyetlerinin yüksek olduğu yüksek gerilim iletim şebekelerinde düzenli olarak bu sistem kullanılmaktadır .

Direnç topraklı nötr

Kısa devre toprak arızasını sınırlamak için, transformatörün yıldız noktasının nötrü ile toprak arasına ek bir nötr topraklama direnci (NER) eklenir.

Düşük dirençli topraklama

Düşük dirençli arıza akım limiti nispeten yüksektir. In India bunun göre açık maden için 50 A sınırlıdır Merkez Elektrik Kurumu Yönetmeliği , Cear 2010, kural 100.

Yüksek dirençli topraklama

Yüksek dirençli topraklama sistemi, nötrü, toprak arıza akımını, o sistemin kapasitif şarj akımına eşit veya ondan biraz daha büyük bir değerle sınırlayan bir dirençle topraklar.

ortaya çıkarılan nötr

Olarak ortaya çıkarılan , izole edilmiş ya da nötr yüzer BT sisteminde olduğu gibi, sistem, yıldız noktası doğrudan bir bağlantısı (ya da ağ içerisinde herhangi bir noktası) ve toprak vardır. Sonuç olarak, toprak arıza akımlarının kapatılacak bir yolu yoktur ve dolayısıyla ihmal edilebilir büyüklüklere sahiptir. Ancak pratikte arıza akımı sıfıra eşit olmayacaktır: devredeki iletkenler - özellikle yeraltı kabloları - toprağa doğru doğal bir kapasitansa sahiptir , bu da nispeten yüksek empedanslı bir yol sağlar.

İzole nötrlü sistemler, bir toprak arızası durumunda bile çalışmaya devam edebilir ve kesintisiz besleme sağlayabilir. Ancak arıza mevcutken diğer iki fazın toprağa göre potansiyeli normal çalışma gerilimine ulaşarak izolasyon için ek stres oluşturur ; yalıtım arızaları, artık çok daha yüksek akımlarla sistemde ek toprak arızalarına neden olabilir.

Kesintisiz toprak arızasının varlığı önemli bir güvenlik riski oluşturabilir: akım 4 A – 5 A'yı aşarsa , arıza giderildikten sonra bile devam edebilen bir elektrik arkı oluşur. Bu nedenle, esas olarak, güvenilirlik ihtiyacının yüksek olduğu ve insan teması olasılığının nispeten düşük olduğu yer altı ve denizaltı ağları ve endüstriyel uygulamalar ile sınırlıdırlar. Birden fazla yeraltı besleyicisi bulunan kentsel dağıtım ağlarında, kapasitif akım, ekipman için önemli risk oluşturan onlarca amper değerine ulaşabilir.

Düşük arıza akımının ve daha sonra sistem çalışmasının devam etmesi, arıza yerinin tespit edilmesinin zor olması gibi doğal dezavantaj ile dengelenir.

topraklama çubukları

IEEE standartlarına göre topraklama çubukları bakır ve çelik gibi malzemelerden yapılmaktadır . Bir topraklama çubuğu seçmek için , korozyon direnci, arıza akımına bağlı çap , iletkenlik ve diğerleri gibi çeşitli seçim kriterleri vardır . Bakır ve çelikten türetilen birkaç tip vardır: bakır bağlı, paslanmaz çelik, katı bakır, galvanizli çelik zemin. Son yıllarda, doğal elektrolitik tuzlar içeren düşük empedanslı topraklama için kimyasal topraklama çubukları geliştirilmiştir. ve Nano-Karbon Fiber Topraklama çubukları.

Topraklama konnektörleri

Topraklama konnektörleri

Topraklama tesisatı için konektörler, topraklama ve yıldırımdan korunma tesisatlarının çeşitli bileşenleri (topraklama çubukları, topraklama iletkenleri, akım kabloları, baralar vb.) arasında bir iletişim aracıdır.

Yüksek gerilim tesisatlarında yeraltı bağlantıları için ekzotermik kaynak kullanılır.

toprak direnci

Bir toprağın düşey gerilmesi

Toprak direnci, bir topraklama sistemi/topraklama tesisatının tasarımında ve hesaplanmasında önemli bir husustur. Direnci, istenmeyen akımların sıfır potansiyele (toprak) çıkarılmasının verimliliğine bağlıdır. Jeolojik bir malzemenin direnci birkaç bileşene bağlıdır: metal cevherlerinin varlığı, jeolojik tabakanın sıcaklığı, arkeolojik veya yapısal özelliklerin varlığı, çözünmüş tuzların ve kirleticilerin varlığı, gözeneklilik ve geçirgenlik. Toprak direncini ölçmek için birkaç temel yöntem vardır. Ölçüm iki, üç veya dört elektrotla yapılır. Ölçüm yöntemleri şunlardır: kutup-kutup, dipol-dipol, kutup-dipol, Wenner yöntemi ve Schlumberger yöntemi.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Genel