Harun Öndül
Satış Müdürü
Aktif Mühendislik

İzolasyon direnci, özellikle hasar ve yaralanmaların önlenmesi, elektrik sisteminin ve ekipmanının güvenilirliği için önemlidir. Bir yandan bireylerin ve sistemlerin korunmasına temel teşkil ederken, bir yandan da elektrik tesisatının durumu için önemli bir gösterge niteliğindedir.

I. Giriş

Bir sistemin veya bir ekipmanın ömrüne bağlı olarak, izolasyon direnci test edilmeli, ölçülmeli veya izlenmelidir.

1) Kullanım Süresi

Bir elektrik sisteminin veya bir ekipmanın (ürün) ömrü, temel olarak Tablo 1’de verilen safhalara bölünebilir. Özel safhaya bağlı olarak, (yüksek) voltaj testi, izolasyon ölçümü veya izolasyon izlemesi gereklidir.

Topraklanmamış güç kaynaklarında (IT Sistem) izleme işlemi izolasyon izleme cihazı kullanılarak yapılabilmektedir.

Topraklanmış güç kaynağı sistemlerinde izleme işlemi hata akımı izleme kullanılarak dolaylı olarak yapılabilmektedir. İzolasyon izleme cihazları, erken safhada olası izolasyon hatalarını tespit ederek bakım işlerinin zamanında planlanmasında önemli rol oynar.

Buna karşılık izolasyon ölçümü, izolasyon direncinin yalnızca anlık bir görüntüsüdür. Prensip olarak izolasyon direnci aşağıdakilere bağlıdır:

• Elektrik tesisatının ya da ekipmanının yapısına
• Çalışma koşullarına
• Kullanım tipine

Burada, güvenlik riskine ve koruma amacına dikkat edilmelidir.

Tablo:1 Elektrik sisteminin/ekipman parçasının kullanım süresinde izolasyon ölçümü/izleme

X)* Standartlarda gerektiği kadar

2) (Yüksek) Gerilim Testi

İzolasyonun bozulmasını önlemek için beklenen streslere uygun olacak izolasyonu belirlemek gereklidir. Gerekli izolasyon koordinasyonu havadaki strese ve çalışma gerilimleri nedeniyle sızıntı yollarına, aşırı gerilime, toz ve nem nedeniyle kirlenmeye bağlıdır. Gerekli izolasyon mesafelerini test etmek için yüksek gerilim testi yeni bir ekipman ve sistemler üzerinde yapılmalıdır; izolasyon ölçümünün aksine bu test dielektrik dayanım testini temsil eder. Bu test, tip test ya da rutin test kapsamında yapılır.

Test gerilimi, kısa devreli ana devre (faz ve nötr iletken) ve koruyucu toprak iletkeni arasında uygulanır. Bazı durumlarda ana devre ve yardımcı devre arasında başka bir test de yapılmalıdır. Test gerilimi değişiklik gösterir ve standardın bir işlevi ve koruma sınıfı olarak tanımlanır; voltaj AC 1000 V ve DC 6000 V arasında olabilir. Test sırasında ani alevlenme ya da bozulma olmamalıdır. Test ekipmanı, DIN EN 61180-2 (VDE 0432-11):1995-05’te tanımlanır. Örn., DIN EN 60204-1 (VDE 0113-1):2007-06’da bu tür gerilim testi gereklidir. Test gerilimi, iki kere anma gerilimi ya da 1000 V (50/60 Hz) olmalıdır. Test süresi yaklaşık 1 sn’dir ve eğer bozulma olmazsa gereksinimler yerine getirilir.

3) İzolasyon Ölçümü: Devreye Alma Öncesi

Elektrik sistemi ilk kez devreye sokulmadan önce, DIN VDE 0100-600 (VDE 0100-600):2008-06 uyarınca çeşitli ölçümler yapılır. Bunlar, aktif iletkenler ve toprağa bağlanan koruyucu toprak iletkeni arasında ölçülen izolasyon direncinin ölçümünü kapsar. Bu test sırasında aktif iletkenlerin elektriksel olarak birbirine bağlanmasına izin verilir. DC ölçüm gerilimi ve izolasyon direncinin büyüklüğü Tablo 2’deki gereksinimlere uygun olmalıdır. Eğer her bir devre bağlanan elektrik yükleri olmadan gerekli değere ulaşırsa izolasyon direncinin yeterli olduğu kabul edilir. Ölçüm işlemi sırasında devredeki bütün şalterlerin kapalı olduğundan emin olunmalıdır. Devreleri kapatmak mümkün değilse, ölçülmeyen elektrik devrelerinin ayrı ayrı ölçülmesi gerekir. N ve PE arasındaki her bağlantı açık olmalıdır.

İzolasyon ölçüm cihazı, DIN EN 61557-2 (VDE 0413-2):2008-02 gereksinimlerini yerine getirmelidir. Yalnızca Omik dirençler ölçüldüğü için ölçüm voltajı DC voltajıdır. Ölçüm voltajının büyüklüğü test edilecek sistem ya da ekipman tipine bağlıdır ve güvenlikle ilgili uygun test standartlarına dayalır (bkz. Tablo 2 / 4). Ölçüm akımı en az 1 mA’yı geçmeli ve tepe değerinin 15 mA’yı geçmesine izin verilmemelidir.

İzolasyon isleme cihazları (IMD), bölüm 61.3.3 DIN VDE 0100-600 (VDE 0100-600):2008-06 uyarınca, devreye sokulan elektrik sistemli IT sistemlerde izolasyon direncini ölçme işlemini yerine getirir.

Tablo 2: DIN VDE 0100-600 (VDE 0100-600): 2008-06 uyarınca izolasyon direnci ve ölçüm voltajı

4) İzolasyon İzleme: Çalışır Durumda

Elektrik sistemi çalışırken, kullanılan sistem tipine (IT, TN ya da TT sistem) bağlı olarak izolasyon direncini izlemenin birkaç yolu vardır.

a) Topraklanmış güç kaynakları (TN/TT sistemler)

Topraklı sistemlerde, izolasyon direnci, dolaylı olarak arıza akımının büyüklüğü ile belirlenir. Eğer belirlenen hata akımı aşılırsa, sistemi ya da yükleri kapatan ve böylece tehlikeyi önleyen klasik kaçak akım röleleridir (RCD). Devre dışı bırakmanın işlemler için sorun olabileceği bölgelerde, örn. IT sistemler, genellikle kaçak akım monitörleri (RCM) kullanılır. Bunlar aynı zamanda, içeri ve dışarı akan akım arasındaki fark olan artık akım prensibine dayanarak çalışır, bir akım transformatörü ve bir sinyal kullanılarak ölçülür veya sistem belirli bir arıza akımında kapatılır. İlgili hata akımına bağlı olarak, AC, darbeli DC ya da AC/DC hassas cihazlar kullanılır. Çok sayıda çıkış devrelerinin izlenmesi gereken sistemler için piyasada çoklu kanal sistemleri de mevcuttur, bunlar, RCMS’ler olarak adlandırılır. RCM’ler, DIN EN 62020 VDE 0663:2005-11 sayılı ürün standardının gereksinimlerini yerine getirmelidir. Bu cihazlar aynı zamanda “temiz” TN-S sistemini izlemek için de kullanılır, yani N ve PE’nin sıkı ayrımı yapılmalıdır. DIN VDE 0100-444 (VDE 0100-444):2010-10 bölüm 444.4.3.2 uyarınca, RCM, TN-S sisteminin etkenliğini destekleyebilir.

b) Topraklanmamış güç kaynakları (IT sistemler)

TN/TT sistemlerinin aksine, IT sistemlerde aktif iletkenler topraktan yalıtılır. Bu sistemlerde aktif iletkenler ve toprak arasındaki izolasyon direnci, izolasyon izleme cihazı (IMD) yardımıyla devamlı izlenir. Eğer ölçülen değer belirli bir direncin (kΩ) altındaysa, alarm verir. Burada IT sisteminin en önemli avantajı anlaşılır olmasıdır. DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06 uyarınca, ilk hata meydana geldiğinde devre dışı kalma gerekli değildir, öyle ki kesintiye uğramadan çalışmaya devam edebilir. Bu durum, güvenlikle ilgili bölgelerde çok önemlidir, örn., hastanelerde, endüstriyel tesislerde. IT sistem çalışır durumda olduğu için izolasyon izleme cihazı, IT sisteme elektrik gücüyle bağlanan çalışır haldeki bütün yükler dahil sistemin bütün izolasyon direncini ölçer.

İzolasyon izleme cihazı, ölçüm voltajı Um’yi izlenecek sistemin üzerine yerleştirir; ürün standardı DIN EN 61557-8 (VDE 0413- 8):2007-12 gereğince izolasyon izleme cihazları için bu voltaj ≤ 120 V ile sınırlıdır. İzolasyon hatası meydana gelirse, ölçüm devresi kapanır (bkz. Resim 2) ve ortaya çıkan Im ölçüm akımı, RF izolasyon direnci ölçüsüdür. Bu direnç, IMD ile, örn. bir ekranda doğrudan kΩ değeri olarak ya da yüksek seviyeli sistemlere bilgi olarak arayüzler aracılığıyla gösterilir. Servisi desteklemek için DIN EN 61557-9 (VDE 0413-9):2009-11 uyarınca izolasyon hata tespit sistemleri de sık sık kullanılır; bu sistemler, hatalı çıkış devresini çok kısa sürede tamamen belirler. Bu yüzden hem izolasyon izleme cihazları hem de izolasyon hata tespit ekipmanı, servis ve bakım için değerli yardımcılardır, çünkü zayıf noktalar erken uyarıyla açıkça belirlenir; bakım önlemleri planlanabilir ve vaktinde başlatılabilir.

Sonuç

İzolasyon izleme, izolasyon ölçümüyle aynı değildir, tam tersi olarak da düşünülebilir. Bir sistemin ya da ekipman parçasının kullanım süresinin ilgili safhasına bağlı olarak, bu iki teknik farklı şekilde kullanılır. Bununla birlikte, genel olarak önleyici bir faaliyetle kişilerin zarar görmesini ve ekipmanların arızalanmasını engellemek önemlidir. Burada, izolasyon hatası tespiti için izolasyon izleme cihazları ve sistemleri özellikle topraklanmamış sistemlerde (IT sistemler) kanıtlanmıştır. Topraklanmış sistemlerde (TN/TT sistemler) kaçak akım monitörleri pratik bir yardımcıdır; bu monitörler, EMC gereksinimleri konusunda düşük parazitli TN-S sistemlerini en uygun hale getirmek için de kullanılabilir.

Referanslar

1. Harald Sellner : Insulation resistance, testing – measuring – monitoring
2. Wolfgang Hofheinz: VDE-Schriftenreihe Band 114 3. Auflage 2011
3. DIN EN 61180-2 (VDE 0432-11):1995-05
4. DIN EN 60204-1 VDE 0113-1:2007-06
5. DIN VDE 0100-600 VDE 0100-600:2008-06
6. DIN EN 62020 VDE 0663:2005-11
7. DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06
8. DIN VDE 0100-444 (VDE 0100-444):2010-10
9. DIN EN 61557-2 (VDE 0413-2):2008-02
10. DIN EN 61557-8 (VDE 0413-8):2007-12
11. DIN EN 61557-9 VDE 0413-9:2009-11
12. DIN VDE 0105-100 (VDE 0105-100):2009-10
13. DIN VDE 0100-710 (VDE 0100-710):2002-11
14. DIN VDE 0100-530 (VDE 0100-530):2011-06
15. DIN VDE 0100-551 (VDE 0100-551):2011-06
16. DIN VDE 0701-0702 (VDE 0701-0702):2008-06
17. DIN EN 62353 (VDE 0751-1):2008-08