Elektrik dağıtımında ortak bir zeminleme sistemi kullanmanın avantajları nelerdir ve hangi önlemlerin alınması gerekir

Ortak Grounding Nedir?

Ortak grounding, bir sistemin işlevsel (çalışma) grounding'ı, ekipman koruma grounding'ı ve yıldırım koruma grounding'ının tek bir grounding elektrot sistemi paylaşması uygulamasına atıfta bulunur. Alternatif olarak, birden fazla elektrik cihazından gelen grounding iletkilerin bir araya getirilip bir veya daha fazla ortak grounding elektrotuna bağlanması anlamına gelebilir.

1. Ortak Grounding'in Avantajları

• Daha az sayıda grounding iletkisi olan daha basit bir sistem, bakım ve incelemeyi kolaylaştırır.

• Birleşik paralel grounding elektrotlarının eşdeğer grounding direnci, ayrı ve bağımsız grounding sistemlerinin toplam direncinden daha düşüktür. Bina yapı çelikleri veya demir çubukları ortak grounding elektrotu olarak kullanıldığında—kendine özgü düşük direnç nedeniyle—ortak grounding'in avantajları daha da belirgin hale gelir.

• Geliştirilmiş güvenilirlik: bir grounding elektrotu başarısız olursa, diğerleri bu durumu telafi edebilir.

• Daha az sayıda grounding elektrotu, kurulum ve malzeme maliyetlerini düşürür.

• Yalıtım hatası sonucunda şebekeye kısa devre olduğunda, daha büyük bir hata akımı akar, bu da koruma cihazlarının hızlı çalışmasını sağlar. Bu aynı zamanda personelin hatalı ekipmanla temas halinde dokunma voltajını da azaltır.

• Yıldırım aşırı gerilimlerinden kaynaklanan tehlikeleri azaltır.

Teorik olarak, yıldırım nedeniyle geri zıplamanın önlenmesi için, yıldırım koruma grounding'i bina yapılarından, elektrik ekipmanlarından ve onların grounding sistemlerinden güvenli bir mesafede tutulmalıdır. Ancak, gerçek dünya mühendisliğinde bu genellikle uygulanabilir değildir. Binalar genellikle geniş alanlarda dağılmış birçok giren hizmet hatına (elektrik, veri, su vb.) sahiptir. Özellikle güçlendirme çelik yapı çubukları gizli yıldırım koruma iletkileri olarak kullanıldığında, yıldırım koruma sistemini bina borularından, ekipman kasalarından veya güç sistem grounding'inden elektriksel olarak izole etmek neredeyse imkansız hale gelir.

Bu tür durumlarda, dönüşüm transformatör neutral'ı, tüm elektrik ekipmanlarının işlevsel ve koruma grounding'ları ve yıldırım koruma sisteminin aynı grounding elektrot ağlarına bağlanması önerilir. Örneğin, yüksek binalarda, elektrik grounding'in yıldırım koruma sistemiyle entegre edilmesi, binanın iç çelik çerçevesini kullanarak etkili bir Faraday kafes oluşturur. Bu kafese bağlı tüm iç elektrik ekipmanları ve iletkiler, yıldırım nedeniyle oluşan potansiyel farklardan ve geri zıplamadan korunur.

Bu nedenle, bir binanın metali yapısının grounding için kullanılmasında, birden fazla sistemin ortak grounding'i, toplam grounding direnci 1 Ω'nın altında tutulduğunda hem mümkün hem de avantajlıdır.

2. Ortak Grounding İçin Önemli Dikkat Edilecek Konular

Grounding akımlarının doğası:
Ground potansiyel yükselmesi (GPR) riski, grounding akımlarının büyüklüğü, süresi ve frekansına bağlıdır. Örneğin, bir yıldırım darbesi sırasında yıldırım yakalayıcılar veya çubuklar çok yüksek akımlar taşıyabilir, ancak bu olaylar kısa ve nadirdir—bu nedenle sonuçta oluşan GPR sınırlı bir risk teşkil eder.

Ancak, ortak grounding direnci, bağlantılı tüm sistemler arasında en sert gereksinimi karşılamalıdır, ideal olarak ≤1 Ω olmalıdır.

Kesin olarak yerleştirilmiş neutral'lara sahip düşük gerilim dağıtım sistemlerinde, ortak grounding elektrotu, tüm bağlantılı yüklerden sürekli sızıntı akımları taşır, dolaşım ground akımları oluşturur. Eğer grounding direnci güvenli sınırların üzerinde seyretirse, hem ekipman hem de personelle ilgili tehlike oluşabilir.

Ayrıca, bilgisayarların ve hassas elektronik ekipmanların yaygın kullanımıyla birlikte, filtre grounding genellikle gerekli hale gelir. Büyük hat-kere EMI/RFI filtreleri, toprağa önemli kapasitif sızıntı akımları sunar, bu da toplam ground akımına katkıda bulunur.

Bağlı ekipmanlara etki eden ground potansiyel yükselmesi:
Bir iç kompakt alt trafiği birimi örneğini düşünün. Geleneksel olarak, transformatör neutral'ı, metal kasa ve yük ekipmanı şasi'si ortak bir gruba bağlanmıştır. Aynı zamanda, yıldırım yakalayıcılar genellikle bir potansiyel yükselmenin tehlikelerini önlemek için ayrı bir grouna bağlanmıştır.

Ancak, bir yük cihazı yalıtım hatası gelişir ve akım sızıntı yaparsa, tüm hata döngüsü akımı ortak grounding elektrotu üzerinden akar, yerel ground potansiyelini yükseltir—ve bu nedenle anahtar kasanın kablosu voltajını da artırır. Eğer bakım personeli bu koşullar altında kasa kapısını açarsa, elektrik şoku riski vardır. Bu tür olaylar defalarca meydana gelmiştir.

Sonuç olarak, modern uygulamada, iç alt trafiği birimlerinde işlevsel grounding (örneğin, transformatör neutral'ı) koruma ve yıldırım grounding'inden ayrılır—bununla birlikte, bu kurulum karmaşıklığını artırır.

3. İlgili Standartlar ve Yönetmelikler (Çin)

• Mevcut Çin enerji endüstrisi standartlarına göre:

• B sınıfı elektrik kurulumları için, eğer besleyici dağıtım transformatörü B sınıfı ekipman içeren bir binanın içinde değilse ve yüksek gerilim tarafı yerleştirilmemiş, Petersen bobin (yakalama bobini)-yerleştirilmiş veya yüksek dirençli yerleştirilmiş bir sistemde çalışıyorsa, düşük gerilim sisteminin çalışma grounding'i, transformatörün koruma grounding'iyle aynı grounding elektrotunu paylaşabilir, ancak grounding direnci R ≤ 50/I (Ω) ve R ≤ 4 Ω şartlarını sağlamalıdır.

• Etkili şekilde yerleştirilmiş sistemlerde çalışan A sınıfı elektrik kurulumları için, transformatörün çalışma grounding'i koruma grounding grid'in dışında yer almalıdır—yani, ortak grounding'e izin verilmez.

• Eğer dağıtım transformatörü B sınıfı elektrik kurulumlarını içeren bir binanın içinde yer alıyorsa ve yüksek gerilim tarafı düşük dirençli yerleştirilmişse, düşük gerilim çalışma grounding'i şu koşullar altında koruma grounding'iyle paylaşılabilir:

• Grounding direnci R ≤ 2000/I (Ω) şartını sağlar, ve

• Bina bir ana ekipotansiyel bağlantı (MEB) sistemini uygular.

• Ayrıca, 1 kV'den yüksek büyük grounding kısa devre akımı sistemleri için, hızlı hata temizleme sağlandığında ortak grounding'e izin verilir, ancak grounding direnci < 1 Ω olmalıdır.

• A sınıfı kurulumlarda dağıtım transformatörünün koruma grounding'i, ilişkili yıldırım yakalayıcı grounding'le aynı grounding elektrotunu paylaşabilir.

4. Sonuç

Pratik deneyimler gösteriyor ki, tamamen ayrı grounding sistemlerinin elde edilemediği halka açık düşük gerilim dağıtım sistemlerinde, çalışma, koruma ve yıldırım grounding'ini birleştiren ortak grounding, daha güvenli, ekonomik, kurulumu daha basit ve bakımı daha kolaydır.

Ortak grounding'in potansiyel risklerini azaltmak için, mühendisler şunları yapmalıdır:

• Bina yapı çeliklerinin doğal bir grounding elektrotu olarak tam olarak kullanılması,

• Toplam grounding direncinin 1 Ω'nın altında tutulması, ve

• Tesis boyunca kapsamlı ekipotansiyel bağlantı uygulanması.

Bu önlemler, tehlikeleri etkili bir şekilde azaltır ve modern elektrik kurulumlarının güvenli ve güvenilir bir şekilde işlemesini sağlar.