Elektrik tesislerinde topraklama sistemleri ve bir yerleşim bölgesinde uygulaması

Abstract

İnsan nüfusundaki artışa paralel olarak, inşaat sektöründeki hızlı gelişmeler doğal olarak elektrik tesislerinin de hızla artmasına neden olmuştur. Elektrik tesislerinin en önemli kısımlarından birisi de topraklama sistemleridir. Çünkü gerek kullanıcıların ve elektrik tesisinin işletilmesinden sorumlu personelin ve diğer canlıların tehlikeli dokunma ve adim gerilimlerinden dolayı elektrik çarpmasına karşı korunması; gerekse ortaya çıkabilecek yangın ve hasarların sebep olduğu mal kayıpları topraklama sisteminin doğru boyutlandırılıp, gerçekleştirilmesine bağlıdır. Bu çalışmanın amacı topraklama sistemlerinin bir bütün olarak hem yüksek gerilim hem de alçak gerilim tesisleri için incelenmesidir. Çalışma kapsamında incelenen topraklama sistemlerinin trafo merkezleri dahil olmak üzere yüksek ve alçak gerilimlerin bulunduğu büyük bir yerleşim merkezinde uygulanması da yapılmıştır. Çalışmada öncelikle topraklama sistemleri ile ilgili genel kavramlar ve tanımlar açıklanmış ve şebeke yıldız noktasının durumuna göre dağıtım şebekelerindeki TN, TT ve IT topraklama sistemleri uluslararası standartların ışığında incelenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde yüksek gerilim şebekelerindeki topraklama sistemlerinin temel ilkeleri, mekanik dayanım, korozyon, ısıl zorlanmalar, adım ve temas gerilimleri bakımından boyutlandırma esasları incelenmiştir. Aynı bölümde alçak gerilim şebekelerinde dolaylı temasa karşı koruma ilkeleri, koruyucu topraklama ve potansiyel dengeleme (eşpotansiyel kuşaklama) iletkenlerinin boyutlandırılma esasları incelenmiş olup, topraklama sistemlerinde muayene, ölçme ve denetleme esaslarına değinilmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde topraklama sistemlerinin en önemli bileşenlerinden birisi olan topraklama elektrotlarının (topraklayıcıların) yatay, dikey olarak sınıflandırılması yapılarak bu kapsamda yarıküre, çubuk, şerit topraklayıcılarda topraklama direnç hesaplama formülleri verilerek yıldız, gözlü, halka ve kare şeklinde şerit topraklayıcı düzenlemelerinde eşdeğer topraklama direnç değerleri hakkında bilgi verilmiştir. Aynı kapsamda temel topraklama elektrotlarının boyutlandırılma esasları da verilmiş olup topraklama iletkenlerinin tesisi ve eklenme esasları incelenmiştir. Çalışmanın dördüncü bölümünde ise teorik olarak verilen topraklama sistemlerinin tasarım bilgileri 1394 konut ve 88 ticari işletme yerinden oluşan toplam kurulu gücü 4x1600 kVA olan bir yerleşim bölgesine uygulanmış olup topraklama sistem tasarımı yapılarak, topraklama ölçüm sonuçları teorik değerlerle karşılaştırmalı olarak analiz edilmiş ve aralarındaki uyum gösterilmiştir.

In parallel with increasing human population, rapid developments in the construction sector naturally caused a rapid increase in electrical installations. One of the most important parts of electrical installations is earth systems. Because the protection of both the users and the personnel responsible for the operation of the electrical facility and other creatures against electric shock due to dangerous touch and step voltages; as well as property losses caused by fires and damages depend on the correct dimensioning and realization of the earth system. The aim of this study is to examine the grounding systems as a whole for both high voltage and low voltage installations. The earth systems examined within the scope of the study were also applied in a large settlement center with high and low voltages, including transformer centers. In the study, firstly, general concepts and definitions related to earth systems are explained and TN, TT and IT earth systems in distribution networks are examined in the light of international standards according to the state of the network star point. In the second part of the study, the basic principles of earth systems in high voltage networks, mechanical strength, corrosion, thermal strains, sizing principles in terms of step and contact voltages are examined. In the same section, the principles of protection against indirect contact in low voltage networks, the principles of protective earthing and sizing of potential equalization (equipotential bonding) conductors are examined, and the principles of inspection, measurement and inspection in earth systems are discussed. In the third part of the study, the information about the earthing electrodes (earthing apparatus), which is one of the most important components of the earthing systems, are classified horizontally and vertically, and in this context, earthing resistance calculation formulas are given in the hemispheres, rods, strip earth apparatus, and the equivalent earthing resistance values in star, eyelet, ring and square strip earth apparatus arrangements is given. In the same context, the principles of sizing the basic earthing electrodes are given and the principle of earthing conductor facilities and attachment have been examined. In the fourth part of the study, the design information of the earth systems given theoretically was applied to a residential area with a total installed power of 4x1600 kVA, consisting of 1394 residences and 88 commercial facilities, and the earth system design was made, the earthing measurement results were analyzed comparatively with theoretical values and the harmony between them was shown.