I. GİRİŞ

Elektrik tesisatlarında ve elektrikli ekipmanlarda izolasyon direnç seviyesi, kişisel güvenlik, malzeme güvenliği ve yangın güvenliği açısından belirleyici bir değişkendir. Eğer izolasyon direnci yetersizse; Arıza akımları servis kesintilerine, kısa devre ve toprak arıza akımlarının yangınlara ve patlamalara neden olmasına ve onarımın ötesinde ekipmana zarar verebilmesine, bireylerin yaşamlarında risk oluşturmaya kadar bir sürü etmenle karşılaşılabilir.

Besleme Sistemleri için elektriksel güvenlik

Endüstriyel sistemler, hastaneler ve ofis binalarından sorumlu teknik çalışanlar için en yüksek güvenlik derecesini sağlayan güvenilir bir EMC dostu elektrik tesisatı en önemli unsurdur. Bu nedenle elektrik tesisatlarının güvenlik konsepti:

  • Hem personel hem de ekipmanların güvenliğinin sağlanması
  • İşletim sürekliliğini arttırmak
  • Elektrik sisteminin verimliliğine katkıda bulunmaktır.

Bunu sağlamak için, güç kaynağı sistemleri, ilgili koruma ve izleme ekipmanları aşağıdaki hususları sağlamak için dikkatle seçilmelidir.

  • İnsanların ve elektriksel ekipmanların, elektrik akımının neden olabileceği tehlikelere karşı kapsamlı bir şekilde korunması
  • Elektrik tesisatlarında kritik çalışma koşullarına yanıt verilmesi ve bunların hızlı bir şekilde gösterilmesi
  • Hatalardan kaynaklanan masraflar ve bakım maliyetlerinin azaltılması
  • Müşteri gereksinimlerine göre uygun veri yönetimi.

Doğru Besleme Sisteminin seçilmesi

Güç kaynağı sistemini ve ilgili koruyucu önlemleri seçerken IEC 60364-4-41 normlarına uygun olarak aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır:

  • İzolasyon hatalarının olasılığı;
  • Temel koruma ve kaçak koruması;
  • Enerjinin sürekliliği;
  • Teknik ve ekonomik olasılıklar;
  • Uygulamada başarılı olduğu kanıtlanan değerler.

Toprak bağlantısına sahip besleme sistemlerinin bir açıklaması IEC 60364-3’te verilmiştir. Dağıtım sistemlerinin üç temel türü TN sistemi, TT sistemi ve IT sistemleridir. TN Sistemlerinde, bir nokta doğrudan topraklanır; tesisatın açıkta kalan iletken kısımları, koruyucu iletkenler ile bu noktaya bağlanır. TT Sistemlerde de bir nokta doğrudan topraklanır; tesisatın açıkta kalan iletken kısımları, sistemin toprak elektrotlarından elektriksel olarak bağımsız olan toprak elektrotuna bağlanır. IT Sistemlerde (aynı zamanda IT Sistemleri olarak da adlandırılan bilgi teknolojileri sistemleri ile izole edilmiş sistemler anlamına gelen IT sistemleri ifadesi ile karıştırılmamalıdır) tüm aktif kısımlar ya topraktan izole edilmiştir ya da yeterince yüksek bir empedans ile bir noktası toprağa bağlanır. Elektrik tesisatının açıkta kalan iletken kısımları münferit ya da toplu olarak topraklanır.

Kişiler ve ekipmanların yeterli korumasını temin etmek amacıyla, toprak bağlantısı ile koruyucu iletkenlerin özelliklerinin ve dağıtım sisteminin türünün koordinasyonu her zaman sağlanmalıdır. İzin verilen koruyucu önlemler IEC 60364-4-41’de tanımlanmıştır. Topraklanmış sistemlerde (TN, TT Sistemleri) genelde kaçak akım cihazları (RCD) ve aşırı akım koruma cihazı kullanılırken IT sistemlerde izolasyon izleme cihazları neredeyse her yerde kullanılmaktadır.

Güvenilir Enerji Beslenme Sistemleri

Prensipte, elektrik tesisatlarında kişilerin korunması öncelik listesinde ilk sıralarda olmalıdır. Ancak günümüzde elektrik enerjisinin sürekliliği de çok büyük önem kazanmıştır. Bir izolasyon hatasından dolayı elektrik izolasyonu azaldığında aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır:

Bireyler risk altında olduğunda:

  • Aydınlatma sisteminde ani bir arıza;
  • Çalışma güvenliğinin sağlanması amacıyla tesis edilen ekipmanın çıkarılması.

Ekonomik zarar riski:

  • Özellikle yeniden başlatmanın yorucu ve masraflı olduğu alanlarda üretimden dolayı kesintiden kaynaklanan yüksek maliyetler;
  • Veri kaybı;
  • Enerjinin sürekliliği;
  • Tesisatta ve elektriksel ekipmanlardaki arıza ve oluşacak tahrip nedeniyle artan maliyetler.

Dahası, hassas yükler yüksek kaçak akımlardan dolayı bozulabilir. Kesinti neticesinde yüksek gerilimler ve/veya elektromanyetik etkiler ortaya çıkabilir ve fonksiyonel bozulmalara ya da hassas cihazlarda hasarlara neden olabilir. Bu nedenle güç kaynağının kullanılabilirliği açısından özellikle meydana gelen ilk arıza durumunda besleme sisteminin davranışı önemlidir.

Topraklanmış ve Topraklanmamış Besleme sistemleri arasında karşılaştırma

IT Sistemler (topraksız sistemler) bir izolasyon transformatöründen veya bağımsız bir bataryadan yada jeneratör gibi bağımsız bir gerilim kaynağından beslenir. Bu sistemlerin farklı olmasının nedeni, toprağa herhangi bir aktif iletkenin doğrudan bağlanmamış olmasıdır. Açıkta kalan iletken kısımlarda veya toprakta bir kısa devre olması durumunda, toprağa giden iletkenlerin izolasyon dirençleri RF ve kapasitansı Ce değerlerine bağlı olarak bir geri dönüş yolunun olmamasından dolayı sadece küçük bir kaçak akım akışı olacaktır. Bir izolasyon arızası durumunda topraklı ve topraksız sistemler arasındaki fark, 2 ve 3’üncü Şekiller kıyaslandığında daha net bir şekilde görülmektedir.

Doğrudan toprak kaçağının RF meydana gelmesi durumunda, kısa devre akımına IK eşit olan bir toprak kaçak akımı Id topraklanmış sistemlerde (TN/TT Sistemleri) akış gösterecektir. Seri bağlanmış sigorta açar ve besleme kesilir (Şekil 3). Topraksız sistem (IT Sistemi) bunun tam tersi durumdadır (Şekil 2). Bir izolasyon arızası 0 < RF < ∞ olması durumunda, hat üzerinden sadece sınırlı bir kapasitif akımın toprak kapasitanslarına geçtiği görülmektedir. Seri bağlanmış sigorta bu durumda tepki vermeyecektir, bu da güç kaynağının toprağa tek bir kaçak olması durumunda temin edildiği anlamına gelmektedir.

Güvenilir Enerji Beslenme Sistemleri

Güç kaynağının güvenliği söz konusu olduğu sürece, IT Sistem en yüksek avantajları sunmaktadır. Bu nedenle, güç kaynağının azami güvenilirliği ve güvenliğinin gerekli olduğu birçok alanda kullanılmaktadır. Bunlar örneğin, EN 60204 uyarınca kontrol devreleri; IEC 60364-7-710 uyarınca medikal amaçla kullanılan odalar için besleme sistemleri; DIN VDE 0100-551: 1997-08 uyarınca mobil jeneratörler ve diğer uygulama alanlarıdır. Bunların dışında, izolasyon izleme sistemine sahip IT sistemler, değişken hızlı sürücülerin kullanıldığı endüstriyel sistemlerde, karmaşık üretim sistemlerinde veya elektronik veri işleme sistemlerinde giderek artan bir şekilde kullanılmaktadır çünkü güç kaynağının beklenmedik bir arızası ciddi masraflara neden olabilir.

Bir IT sistemi kullanırken, “bir ilk arızanın” önceden topraklanmamış bir sistem (IT Sistem) topraklanmış bir sisteme (TN veya TT Sistemi) dönüştürebileceği göz önünde bulundurulmalıdır ve diğer bir arızanın devre kesicilerin takılmasına ve dolayısıyla bağlantı kopmasına neden olabileceği unutulmamalıdır. Tecrübeler göstermiştir ki, tek kutuplu arıza (ilk arıza) en yüksek gerçekleşme olasılığına sahiptir (> 90%) ve ikinci bir arızadan kaynaklanan tehlikelerin riski çok olasılıksız olarak görülmüştür. Bu husus, IEC 60364-4-41 standardında dikkate alınmıştır; burada ilk izolasyon arızasının mümkün olan en kısa gecikme ile ortadan kaldırılması önerilmektedir.

Sonuç

Günümüzde, endüstriyel sistemlerin artan karmaşıklığı, kısa bir elektrik kesintisinin bile üretimin durmasına neden olarak ciddi maliyetlere yol açabileceği besleme sistemlerinin güvenilirliği üzerine son derece yüksek talepler ortaya koymaktadır. IT sistemlerin uygulanması ile birlikte bu sorunların ortadan kaldırılmasına olanak sağlanmıştır.

Referanslar

[1] W. Hofheinz: Protective measures with insulation monitoring, 2nd Edition
[2] Bender Technical information No 1

Harun Öndül- Satış Müdürü - Aktif Mühendislik

Paylaş: