Topraklama Sistemleri ve TN/TT/IT Şemaları

Elektrik tesisatlarında güvenliği sağlayan en önemli unsurlardan biri topraklama sistemidir. Topraklama, elektrikli cihazlarda oluşabilecek kaçak akımları güvenli bir şekilde toprağa ileterek hem insan sağlığını korur hem de cihazların zarar görmesini engeller. Ayrıca sistemin düzgün ve dengeli çalışmasını sağlar. Topraklama sistemleri şebeke bağlantı şekline göre farklı yapılarda uygulanır. Bu sistemler TN TT ve IT olarak sınıflandırılır

Topraklama nedir

Topraklama, bir elektrik sisteminde iletken bölümlerin kontrollü bir şekilde toprakla irtibatlandırılmasıdır. Temel amacı, elektrikli cihazların gövdesinde oluşabilecek kaçak akımların doğrudan toprağa aktarılmasını sağlayarak insanları elektrik çarpmasından korumaktır. Aynı zamanda cihazları, tesisatı ve yapıyı elektriksel arızalara karşı güvence altına alır.

Bir cihazda meydana gelen yalıtım hatası sonucunda akım cihazın dış gövdesine ulaşabilir. Eğer bu gövde topraklanmamışsa, bir insan temas ettiğinde elektrik akımı doğrudan vücut üzerinden geçerek hayati tehlike oluşturur. Ancak gövde topraklanmışsa kaçak akım düşük dirençli bir yol bularak toprağa akar ve sigorta ya da kaçak akım rölesi devreyi keserek sistemi güvenli hale getirir.

Topraklama aynı zamanda yıldırımdan korunma sistemlerinin bir parçasıdır. Yüksek gerilim darbesi iletkenler aracılığıyla toprağa aktarılır ve hem bina hem içerideki sistemler zarar görmekten korunur. Bununla birlikte topraklama, gerilim dengesini koruyarak elektronik cihazların daha stabil çalışmasını da sağlar. Bu nedenle hem bireysel hem endüstriyel tesisatlarda mutlaka doğru şekilde uygulanmalıdır.

Topraklama sistemleri

Topraklama sistemleri elektrik dağıtım sisteminin nötr noktasının toprakla olan bağlantısına ve cihazların gövdelerinin bu toprakla nasıl ilişkilendirildiğine göre sınıflandırılır. Bu sınıflandırma uluslararası standartlara göre TN TT ve IT olmak üzere üç temel gruba ayrılır. Her sistemin yapısı avantajları ve kullanım alanları farklıdır

TN sistemi

TN sisteminde enerji sağlayan trafonun nötr noktası doğrudan toprağa bağlanır. Kullanıcı tarafındaki cihazların metal gövdeleri ise bu toprağa bağlı nötr noktasıyla doğrudan veya dolaylı olarak irtibatlandırılır. Bu sistemde koruma iletkeni ve nötr iletken bazen birlikte bazen ayrı taşınabilir

TN sistem üç alt gruba ayrılır. Bunlar TN C TN S ve TN C S sistemleridir

TN C sisteminde nötr iletkeniyle koruma iletkeni aynıdır. Yani PEN adı verilen tek bir iletken hem nötr hem toprak görevini üstlenir. Bu sistem ekonomik olsa da güvenlik seviyesi düşüktür ve yeni tesisatlarda kullanımı önerilmez

TN S sisteminde nötr ve toprak iletkenleri baştan sona ayrı çekilir. Bu sistem en güvenli TN uygulamasıdır. Kaçak akım rölesiyle uyumludur ve hassas yüklerin korumasında tercih edilir

TN C S sisteminde ise dağıtım sisteminin bir noktasına kadar PEN iletkeni gelir sonrasında PE ve N olarak ikiye ayrılır. Hem ekonomik hem güvenli oluşu nedeniyle günümüzde en yaygın kullanılan sistemdir

TT sistemi

TT sisteminde enerji sağlayan trafonun nötr noktası topraklanır ancak kullanıcı tarafındaki cihazların gövde bağlantıları kullanıcıya ait bağımsız bir topraklama ile yapılır. Yani koruma topraklaması ile işletme topraklaması birbirinden ayrıdır

TT sisteminde cihaz gövdesinde kaçak akım oluştuğunda akım kullanıcının yaptığı topraklama üzerinden toprağa akar. Bu nedenle topraklama direncinin düşük olması çok önemlidir. Genellikle 1 ohm altında olması istenir

TT sisteminde kaçak akım rölesi kullanılması zorunludur. Bu röle devrede kaçak akım algıladığında anında enerjiyi keserek can ve mal güvenliğini sağlar. TT sistemleri genellikle kırsal alanlar ve bireysel yapı bağlantılarında tercih edilir

IT sistemi

IT sisteminde trafonun nötr noktası ya toprakla hiç bağlantılı değildir ya da yüksek empedans üzerinden toprağa bağlanır. Bu sistemde kullanıcı tarafındaki cihaz gövdeleri bağımsız bir şekilde topraklanır

IT sisteminin en önemli özelliği ilk izolasyon hatasında sistemin kapanmamasıdır. Kaçak akım oluştuğunda sistem çalışmaya devam eder sadece izleme cihazı üzerinden uyarı verilir. Bu özellik sayesinde kritik sistemlerde kesintisiz enerji sağlanır

İkinci arıza oluşursa sistem güvenlik gereği devre dışı bırakılır. Bu sistem daha çok hastaneler laboratuvarlar askeri tesisler ve üretim sürekliliği gereken yerlerde kullanılır

Topraklama sistemlerinin karşılaştırılması

TN sistemleri şehir şebekelerinde yaygın olarak kullanılır ve düşük maliyetli kurulum sağlar. TT sistemleri bireysel yapılarda ve müstakil sistemlerde güvenli bir alternatif sunar. IT sistemleri ise daha pahalı ve teknik olarak karmaşıktır ama enerji sürekliliğinin kritik olduğu alanlarda vazgeçilmezdir

Uygulama ve kontrol

Topraklama sistemleri TS EN 60364 ve IEC 60364 gibi uluslararası standartlara göre tasarlanmalı ve kurulmalıdır. Uygulama sonrası mutlaka ölçüm yapılmalı ve sistemin direnç değeri kontrol edilmelidir. Bu değer genellikle 1 ohm veya altındaysa güvenli kabul edilir

Topraklama testi özel cihazlarla yapılır ve kaçak akım rölelerinin doğru çalışıp çalışmadığı da bu testlerde belirlenebilir. Periyodik testler sayesinde olası arızalar erken tespit edilerek kazaların önüne geçilir

Sonuç

Topraklama sistemleri elektrik güvenliğinin temelidir. TN TT ve IT sistemleri farklı kullanım alanları için farklı çözümler sunar. Hangi sistemin seçileceği kullanım yeri sistemin özellikleri ve güvenlik gereksinimlerine göre belirlenmelidir. Her durumda doğru projelendirme uygun malzeme seçimi ve standartlara uygun uygulama şarttır. Elektrik sistemlerinde güvenlik ancak doğru bir topraklama ile mümkün hale gelir