Dış Mekân Armatürlerinde Topraklama ve Elektrik Güvenliği

Dış mekânda elektrik güvenliği neden ayrı bir konu?

Bu yazı genel bilgilendirme amaçlıdır. Elektrik tesisatının tasarımı, uygulaması, ölçümü ve kabulü; yürürlükteki mevzuata göre yetkili elektrik mühendisi tarafından yapılmalı ve belgelenmelidir.

İç mekânda armatürlerin çoğu tavanda, insanların erişemeyeceği yüksekliktedir. Dış mekânda ise durum farklıdır: direk gövdesine çocuklar yaslanır, bollard armatürlere köpekler sürtünür, park bankının yanındaki aydınlatma direğine bisiklet kilitlenir. Üstelik ortam ıslaktır; ıslak cilt ve ıslak zemin, aynı dokunma geriliminde vücuttan geçen akımı artırır. Toprak altı kablolar kazı, kök büyümesi ve kemirgenler nedeniyle hasar görebilir. Bu nedenle IEC 60364 serisi, dış aydınlatma tesisatları için 7-714 numaralı ayrı bir bölüm içerir.

Elektrik çarpmasına karşı korumanın temel çerçevesi IEC 61140'ta tanımlanır. Bu temel güvenlik yayını, hem tesisat hem de ekipman için ortak ilkeyi koyar: normal koşulda tehlikeli gerilimli kısımlara erişilememeli (temel koruma), tek bir arıza durumunda da erişilebilir iletken kısımlar tehlikeli hale gelmemelidir (arıza koruması). Armatürün koruma sınıfı, arıza korumasının nasıl sağlanacağını belirler.

Türkiye'de topraklama tesislerinin kurulması, işletilmesi ve kontrolüne ilişkin esaslar Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği (Resmî Gazete, 21.08.2001, sayı 24500) ile düzenlenir. Yönetmeliğin ve ilgili diğer mevzuatın güncel hali, her projede resmî kaynaklardan kontrol edilmelidir.

Teknik kriterler ve seçim parametreleri

Armatür koruma sınıfları

Sınıf I armatürde, gövde gibi erişilebilir metal parçalar armatürün koruma iletkeni klemensine bağlıdır. Bir iç arızada faz gövdeye temas ederse arıza akımı koruma iletkeni üzerinden akar ve hattaki koruma elemanı devreyi belirli bir süre içinde keser. Bu mekanizmanın çalışması için koruma iletkeninin panodan armatüre kadar kesintisiz olması ve koruma elemanının hattın empedansıyla uyumlu seçilmesi gerekir.

Sınıf II armatürde koruma, yalıtımın kendisindedir. Ancak bu, montaj noktasındaki her şeyin otomatik olarak güvenli olduğu anlamına gelmez. Metal bir direk, direk içindeki klemens kutusu ve besleme kablosu, armatürden bağımsız olarak değerlendirilmelidir. Direğin koruma iletkenine bağlanıp bağlanmayacağı, tesisin bütün koruma konseptine göre yetkili mühendis tarafından belirlenir. Ayrıca koruma sınıfı seçiminin aşırı gerilim davranışını da etkileyebileceğini unutmamak gerekir; bu konuyu parafudr ve surge koruması yazısında ele alıyoruz.

Besleme sistemi: TN mi, TT mi?

Arıza durumunda devrenin yeterince hızlı kesilip kesilmeyeceği, besleme sisteminin topraklama düzenine bağlıdır. TN sistemlerde arıza akımı metalik yol üzerinden kaynağa döner ve genellikle yüksek olduğu için aşırı akım koruma elemanı devreyi kesebilir. TT sistemlerde arıza akımı toprak üzerinden döner; toprak direnci nedeniyle akım sınırlı kalabileceğinden otomatik kesme için kaçak akım koruma cihazı sıklıkla gerekli olur. Hangi sistemin uygulandığı dağıtım şirketi bağlantısı ve tesis projesiyle belirlenir; bu bilgi olmadan koruma elemanı seçimi yapılamaz.

Kaçak akım koruması ve LED sürücüler

LED sürücülerin çoğu, elektromanyetik uyumluluk için giriş filtresinde koruma iletkenine bağlı kondansatörler içerir. Bu, normal çalışmada da küçük bir kaçak akım oluşturur. Tek bir sürücü için önemsiz olan bu akım, aynı kaçak akım koruma cihazının arkasında onlarca sürücü toplandığında birikir ve özellikle ilk enerjilendirmede istenmeyen açmalara neden olabilir. Çözüm, sürücü veri sayfasındaki kaçak akım değerine bakarak devreleri bölmek ve koruma cihazını bu toplam akıma göre planlamaktır. Kaçak akım korumasını devre dışı bırakmak çözüm değildir.

Direk, kapak ve klemens kutusu

• Direk kapağı yalnız aletle açılabilmeli, sağlam kapanmalı ve contası su girişini sınırlamalıdır.
• Direk içi klemens kutusunda koruma iletkeni klemensi açıkça işaretlenmeli ve her armatür bağlantısında kesintisiz devam etmelidir.
• Direk tabanında su birikmesi, klemens kutusunun yüksekliği ve drenaj detayı birlikte düşünülmelidir.
• Koruma iletkeni için yeşil-sarı renk kodlu iletken kullanılır ve başka amaçla kullanılmaz.

Kablo ve klemens kutusu tarafının ayrıntıları için kablo ve bağlantı kutusu seçimi rehberine bakabilirsiniz.

Topraklama tesisi ve ölçüm

Topraklama elektrotlarının tipi, sayısı ve beklenen direnç değeri; zemin özdirenci, besleme sistemi ve koruma konseptine göre proje aşamasında belirlenir. Bu yazıda bir hedef direnç değeri vermiyoruz; çünkü doğru değer sistem tipine ve koruma elemanına bağlıdır. Önemli olan, tesis devreye alınmadan önce ve sonrasında periyodik olarak yetkili kişilerce ölçüm yapılması ve sonuçların raporlanmasıdır.

Bakım sırasında ayırma

Dış aydınlatmada bakım çoğu zaman sahada, yüksekte ve bazen yağışlı havada yapılır. Bakım personelinin üzerinde çalıştığı armatürü veya direği güvenle gerilimsiz bırakabilmesi gerekir. IEC 60364-7-714'ün 2011 baskısı, ayırma (izolasyon) için özel gereklilikler getirmiştir. Pratikte bu, direk içi klemens kutusunda armatür bazında ayırma imkânı, panoda devrelerin açıkça etiketlenmesi ve uzaktan kontrol sistemi bulunan tesislerde bakım sırasında devrenin yeniden enerjilenmesini önleyen kilitleme ve etiketleme prosedürü anlamına gelir. Zaman rölesi veya fotoselle otomatik açılan bir devre, bakım ekibi çalışırken beklenmedik anda enerjilenebilir; bu risk iş güvenliği prosedürüne yazılmalıdır.

Çevredeki metal yapılar

Aydınlatma direğinin yakınındaki metal korkuluk, çit, oyun ekipmanı veya kent mobilyası, bir arıza durumunda direkle aynı anda dokunulabilecek mesafedeyse farklı potansiyellerde kalmaları risk yaratabilir. Bu tür yabancı iletken kısımların eş potansiyel kuşaklamaya dahil edilip edilmeyeceği, sahanın yerleşim planı üzerinden yetkili mühendis tarafından değerlendirilmelidir.

Uygulama alanları ve örnek senaryolar

Belediye parkı, metal direkler: Yürüyüş yolu boyunca 4 metrelik metal direklerde Sınıf I armatürler kullanılıyor. Bu durumda her direkteki armatür ve direk gövdesi koruma iletkenine bağlanır; koruma iletkeninin direkten direğe kesintisiz taşındığı devreye almada ölçülür. Besleme TT ise devre başına uygun kaçak akım koruması planlanır ve sürücü kaçak akımları nedeniyle devreler makul sayıda armatürle sınırlanır.

Otel bahçesi, bollard armatürler: Çocukların ve misafirlerin doğrudan temas ettiği alçak armatürlerde Sınıf II ürünler veya düşük gerilimli (Sınıf III) sistemler tercih edilebilir. Sınıf III sistemde güvenlik transformatörünün yeri, korunması ve kablo kesitlerinin düşük gerilimde artan akıma göre seçilmesi gerekir.

Projektörlü spor sahası: Yüksek direklerde hem elektrik güvenliği hem de yıldırım ve aşırı gerilim koruması aynı projede ele alınmalıdır. Topraklama, eş potansiyel kuşaklama ve aşırı gerilim koruma elemanları birbirinden bağımsız tasarlanamaz.

Sık yapılan hatalar

• Koruma iletkenini armatürde bağlamamak. Sınıf I armatürde koruma iletkeni bağlanmazsa arıza korumasının temeli ortadan kalkar.
• Sınıf II armatür kullanıldı diye direği unutmak. Metal direk ve içindeki ekipman ayrı bir değerlendirme gerektirir.
• Besleme sistemini bilmeden koruma elemanı seçmek. TN ve TT sistemlerde otomatik kesme koşulları farklıdır.
• Tek kaçak akım rölesine çok sayıda sürücü bağlamak. Toplam kaçak akım istenmeyen açmalara yol açar.
• Açan röleyi iptal etmek. Sık açma bir uyarıdır; neden araştırılmalı, koruma kaldırılmamalıdır.
• Ölçümü kâğıt üzerinde bırakmak. Topraklama ve süreklilik ölçümü yapılmadan tesis kabul edilmemelidir.

Kontrol listesi

• Armatürlerin koruma sınıfını veri sayfasından doğrulayın.
• Besleme sisteminin tipini (TN/TT) proje ve dağıtım şirketi bilgisinden teyit edin.
• Sınıf I armatürlerde koruma iletkeninin her noktada bağlı ve kesintisiz olduğunu kontrol edin.
• Metal direklerin koruma konseptindeki yerini yetkili mühendise belirletin.
• Sürücü kaçak akımlarını toplayarak kaçak akım koruma devrelerini planlayın.
• Direk kapaklarının aletle açılır ve sızdırmaz olduğunu kontrol edin.
• Topraklama, süreklilik ve yalıtım ölçümlerini devreye almada yaptırıp raporlayın.
• Periyodik kontrol aralığını güncel mevzuata göre bakım planına yazın.
• Aşırı gerilim koruması ve eş potansiyel kuşaklamayı aynı projede ele alın.

Elektrik güvenliği, ürün seçimiyle başlayıp montaj ve periyodik kontrolle süren bir zincirdir. Armatür seçiminin diğer boyutları için dış mekân armatürü seçim rehberine bakabilirsiniz.