Topraklama nedir, neden yapılır ve çeşitleri nelerdir?

Elektrik tesislerinde aktif olmayan bölümler ile sıfır iletkenlerin ve bunlara bağlı bölümlerin, bir elektrot yardımı sayesinde toprak ile bir şekilde birleştirilmesine topraklama denir.

Topraklamanın amacı, elektrikli alıcıları kullananların can güvenliğini sağlamak ve cihazların zarar görmesini önlemektir. Bütün elektrik makinelerinin gövdeleri, boruların madenî kısımları, kurşunlu kabloların kurşun kılıfları, tablo ve benzerlerinin metal kısımları topraklanmalıdır.

Elektrik sistemlerinin devamlılığı ve insan hayatını güvenceye almak için elektrik sistemlerinde, gerilim altındaki kısımlar yalıtılır. Toprağa karşı yalıtımda, çeşitli sebeplerle her zaman bozulma ve delinme şeklinde hata meydana gelmesi kaçınılmazdır. Topraklama, meydana gelebilecek bu çeşit bir hata durumunda, insan hayatını güvenceye almak maksadıyla uygulanacak işlemlerden biridir. Topraklama işleminde dikkat edilmesi gereken iki nokta vardır:

• Topraklanacak cihaz veya bölüm ile referans toprak (topraklanan nesnenin elektrodundan oldukça uzak, en az 20 m bir toprak yüzeyi) arasındaki direncin (toprak elektrodu geçiş direnci, yayılma direnci) olabildiğince küçük olmasını sağlamak,
• Cihazların, bina aksamının ve benzeri elemanların aralarında, işletme esnasında potansiyel farkı meydana gelmemesini temin etmektir.

Topraklama Çeşitleri

Koruma Topraklaması

İnsanları ve canlıları tehlikeli dokunma gerilimlerine karşı korumak için işletme araçlarının aktif olmayan kısımlarının topraklanmasıdır. Cihazların gerilim altında olmayan metal kısımlarının topraklanmasıdır.

Koruma topraklaması, alçak gerilim tesislerinde temas gerilimine karşı korunma yöntemlerinden biridir. Yüksek gerilim tesislerinde ise temas gerilimine karşı korumada kullanılacak tek yöntemdir.

İşletme araçlarının aktif olmayan bölümleri, uygun şekilde toprak içine tesis edilmiş olan bir topraklama düzenine iletken bir şekilde bağlanarak koruma topraklaması elde edilir.

İşletme Topraklaması

İşletme akım devresinin bir noktasının, cihazların ve tesislerin normal işletilmesi için topraklanmasıdır. Bir iş yeri veya fabrikanın enerjisini sağlamak için çalışan trafonun veya alternatörün yıldız noktalarının, doğru akım tesislerinde bir kutbun veya orta iletkenin topraklanması ile yapılır. Orta gerilim şebekelerinin direnç üzerinden, yüksek gerilim şebekelerinin ise direkt olarak topraklanması yoluna gidilmektedir.

Fonksiyon Topraklaması

Bir iletişim tesisinin veya bir işletme elemanının istenen fonksiyonu yerine getirmesi amacıyla yapılan topraklamadır. Toprağı dönüş iletkeni olarak kullanan iletişim cihazlarının işletme akımlarını da taşır.

Raylı sistem topraklaması, zayıf akım cihazlarının topraklanması fonksiyon
topraklamasına örnektir.

Yıldırıma Karşı Topraklama

Yıldırım düşmesi sonucunda gerilim altında bulunan iletkenlere atlamaları (geri atlamalar) geniş ölçüde önlemek için işletme akım devresine ilişkin olmayan iletken bölümlerin topraklanmasıdır. Yıldırım topraklaması sistemine paratoner de denir.

Paratöner sisteminde yakalama çubuğu vardır ve bu çubuk binaların en üst noktasına monte edilir, bu çubuğa toprak iletkeni bağlanır ve bağlanan iletken toprak içindeki elektroda tutturulur.

Topraklama Elemanları

Topraklama tesisinde kullanılan elemanlar; topraklama iletkeni, topraklayıcılar, topraklama bağlantı elemanları ve zemindir.

Topraklama İletkeni

Topraklanacak bir aygıtı veya tesis bölümünü bir topraklayıcıya bağlayan, toprağın dışında ya da yalıtılmış olarak toprağın içinde çekilmiş bir iletkendir. Çeşitli kalınlıkta yuvarlak, örgülü veya yassı lama şeklinde bakır veya galvanizli iletkenden yapılmaktadır.

Topraklama iletkenlerinin mekanik dayanımı ve korozyona karşı dayanıklılığı bakımından en küçük kesitleri, elektrik tesislerinde topraklamalar yönetmeliğine göre;

• Bakır 16 mm²,
• Alüminyum 35 mm²,
• Çelik 50 mm² olmalıdır

Topraklayıcı (Topraklama Elektrodu) Çeşitleri

Topraklayıcılar toprak ile sürekli temasta bulunduğu için korozyona karşı dayanıklı malzemelerden oluşmalıdır. şerit, çubuk ve levha topraklayıcılar olmak üzere çeşitleri vardır. Levha topraklayıcıların kullanılması pek tercih edilmemektedir. Ayrıca beton temeline gömülen çelik ve çelik kazıklar veya diğer doğal topraklayıcılar topraklama tesisinin bir kısmı olarak kullanılabilir.

Şerit topraklayıcılar: Şerit, yuvarlak iletken ya da örgülü iletkenden yapılan ve genellikle az derine gömülen topraklayıcılardır. Bunlar uzunlamasına döşenebileceği gibi yıldız, halka, gözlü topraklayıcı ya da bunların bazılarının bir arada kullanıldığı biçimde düzenlenebilir.

Çubuk topraklayıcılar: Boru ya da profil çelikten yapılan ve toprağa çakılarak kullanılan topraklayıcılardır. Genellikle çıplak bakır veya bakır kaplamalı çelikten yapılır. En az 0,5–1 metre derine gömülmelidir.

Levha topraklayıcılar: Dolu ya da delikli levhalardan yapılan
topraklayıcılardır. Bunlar genel olarak öteki topraklayıcılara göre daha derine gömülür.

Bağlantı Elemanları

Klemens, pabuç ve diğer yardımcı bağlantı elemanlarından oluşmaktadır, bakır ve galvanizden yapılmaktadır.

Zemin ve Özellikleri

Toprağın özgül elektrik direnci vardır. Bu direnç kenar uzunluğu 1 metre olan toprak bir küpün karşılıklı iki yüzeyi arasındaki dirençtir.

• Bataklık 5- 40 ohm.m,
• Killi ve humuslu toprak 20- 200 ohm.m,
• Kum 200- 2500 ohm.m,
• Çakıl 2000- 3000 ohm.m olarak dirençleri tespit edilmiştir.

Özgül direnci az olan zemin iyi bir topraklamaya olanak verir.

Önerilmeyen ve Unutulan: Sıfırlama

Sıfırlama Yapım Nedenleri

Gerilim altında olmayan bütün tesisat kısımlarının şebekenin sıfırlama hattına (topraklanmış nötr hattına) veya ayrı çekilmiş koruma iletkenine bağlanmasıdır. Alternatör, trafo gibi cihazların topraklanmış sıfır (nötr) noktalarından çıkan hatlara sıfır veya nötr hattı denir. Topraklamaya göre daha kolay ve ucuz olan bu korunma şeklinde, elektrikli cihazda herhangi bir kaçak olduğunda kısa devre meydana gelir ve sigorta atarak cihaz ın enerjisini keser. Yani sıfırlama yapılmakla gövdeye kaçak arızası kısa devreye dönüştürülerek sigortayı atırmak suretiyle devrenin enerjisi kesilmiş olur. Masrafsız ve kolay uygulanmasının yanında, sıfırlamanın birtakım sakıncaları da vardır.

Sıfırlamanın Sakıncaları

Giriş faz nötr iletkenleri eğer yer değiştirilirse alıcılar üzerinde faz verilmiş olur. Normalde nötr hattında enerji bulunmamalıdır ancak şebeke hatlarının dengesiz yüklenmesi sonucu nötr hattında da enerji olabilir. Küçük değerdeki kaçaklar sigorta tarafından algılanmayacağı için cihaza dokunan kişiler için de her zaman potansiyel tehlike oluşturur.