PATLAYICI ORTAMLARDA KULLANILAN ELEKTRİK AYGITLARI

Elek. Y ük. Müh. M. Kemal SARI

ÖZET

Bu yazı (patlama tehlikesi olan) grizulu maden ocakları, petrol rafinerileri gibi işletmelerde çalışan arkadaşları mıza patlayıcı ortamlar ve alınan önlemler hakkında genel bir bilgi vermek için hazırlanmıştır. Yazımızda pat layıcı ortamın ne olduğu, bu konudaki uluslararası görüş ler ile elektrik aygıtlarında alınan önlemler yani koruma tipleri ile bazı önemli aygıtlardaki uygulamalar açıklan mıştır. Bu konuda ülkemizde büyük bir eksiklik bulun duğu için sunduğumuz yazı kısa da olsa yararlı olacağı umudundayız.

Yazımızda tablo ve değerler uluslararası teknik dergiler den alınmış en son ve geçerli bilgileri içerir.

1. KISA TARİHÇE:

Maden sanayinin tarihçesi çok eski zamanlara inmekle beraber elektriğin sanayideki geçmişi en çok 200 yıl kadardır. 1800'lerin sonlarına ve 1900'lerin başlarına doğru artan enerji ihtiyacı ile kömür ve petrol üretimi hızla gelişmeye başlamıştır. Bu arada diğer sanayi kolla rında kullanılan elektriğin üstün özellikleri fark edilerek maden ocaklarında ve petrol rafinerilerinde elektrik ener jisi kullanımına başlanmıştır. Elektriğin maden ocakla rına inişi 1900 yıllarına rastlar. Uzun bir geçmişi olan maden ocaklarında grizunun tehlikesi bilindiğinden, kullanılacak elektrik aygıtlarının da tehlike yaratıp yarat mayacağı hemen dikkate alınarak gerekli önlemler alın mıştır. Yani elektriğin maden ocağında kullanımı bir dinamite veya lambaya benzemez, önce kullanılıp sonra önlemleri alınmamıştır. Başlangıçtan itibaren hemen ted birler düşünülmüş, bir dinamit veya lamba kadar maden ciyi uğraştırmamıştır. Yalnız ilk zamanlar ocak şartla rında denemeler yapılmış, özel deney yöntemleri uygu lanmamıştır. Zamanımızda deney yöntemleri geliştirilip kolaylaştırılmış ve standart hale getirilmiştir. Bu konuda ülkemizde geçerli olan Standartlar TS: 3380 81 82 83 84 85'dir.

2. PATLAYICI ORTAMLAR:

2.1. TANIM:

Patlayıcı nitelikteki gaz, toz veya buharın hava ile karışa

rak patlayıcı kıvama geldikleri yerlere patlayıcı ortam denir.

2.2. SINIFLANDIRMA:

Bu gibi yerlerde elektrikli aygıtlar çalıştırılmak isteniyor ise işletmeyi tehlikeye düşürmemelidir. Bu nedenle patla yıcı ortamlarda çalıştırılacak elektrik aygıtları özel olarak imal edilip test edilmeli ve denenmelidir. Bu konuya girmeden önce patlayıcı ortamları biraz açıklaya lım.

Sürekli patlayıcı kıvamda olan bir yere konulacak elek trik aygıtı ile çalışma gereği patlayıcı gaz çıkma olasılığı olan bir yere veya yine kaza halinde patlayıcı gaz veya buhar çıkan bir yere konacak elektrik aygıtları aynı ola maz. Bu nedenle patlayıcı ortamlar sınıflandırılarak stan dartlaştırılmıştır. ZON diye adlandırılan bu sınıflandırma şu şekildedir.

ZON 0 :

Sürekli veya uzun süreli patlayıcı ortam bulu nan yerler. Kimya ve Petrol Sanayiindeki bazı üretim aygıtlarının iç kısımları ile gri zulu maden ocakları gibi. Normal çalışma şartlarında patlayıcı ortam teşekkül edebilen yerler.

ZON 1 : Arada bir patlayıcı ortam teşekkül edebilen yerler. Gaz ve Petrol dolum ve pompa istas yonları gibi.

ZON 2 :

Patlayıcı ortam oluşma olasılığı çok az olan ve patlayıcı ortam oluştuğunda çok kısa süren yerlerdir. Petrol ve gaz boru hattı civarı gibi.

Bu sınıflandırmada maden ocakları ZON 0'a girerler ise de maden ocaklarının tarihçesi eski olduğundan ayrı bir bölüm halinde ele alınırlar. Yani yukarıda yaptığımız sınıflandırma daha çok Petrol ve Kimya Sanayii gibi maden ocakları dışındaki sektörler içindir. İleride bahsedeceğimiz gibi madenlerde nerelere ne tip aygıt konacağının kriterleri farklıdır.

Avrupa ülkelerinde tozlar için ayrı bir sınıflandırma var ise de bu konudaki Amerikan (USA) görüşü farklıdır.

Amerikan Ulusal Elektrik Kodunda (NEC) iki ayrı sınıf içinde bölümlere ayrılır. Tablo 1'de USA, CCCP ve landırmadan bahsedilir. Bu sınıflandırmada ayrıca kendi Alman görüşleri karşılaştırmıştır.

TABLO:1 P a t l a y ı c ı Ortamların Sınıflandırılması

USA, (Amırikao Standardı) NEC 500 4'tgöra: Class I (Sınıf I) Div.l (Bölüm 1) Claaa I Eiv. 2

Cless I Div. 2 Class I Div.?

Class II Div. 1

Class II Div. 2

Claaa III Div.l

Clasa III Div.2

CCCP (Sovyet Standrrdı) UY Vn 3't^ört:

Bl

B la

BRD, (Alman Standardı) VDE 0165/78'e8ör«:

AÇIKLAMA

(Zone 0)

Sürekli veya uzun müddet oatlajrıev gas veya buhar bulunan ortamlar.

Zone 1

Ara sıra veya kaza anlarında patlayıcı gaz veya buhar bulunan ortamlar.

B İT

B lb

B II

Zone 1 Zone 2 Zone 10

(önceki gibi yalnız açık yarlar i ç i a )

Araaıra veya kaza anlarında çek kısa müddetle çok az patlayıcı gaz veyr buhar bulunan ortamlar.

Sürekli ve uzun aüreli patlayabilir n i t e l i k t e çok ince toz ve hava karışımı bulunan ortamlar.

B IIa B II B IIa

Zone 11 Zone 10 Zone 11

Araaıra ve kışa süreli çok ince toz ve hava karışını bulunan yerler.

Sürekli ve usun s u r e l i patlayabilir kıvamda çok ince l i f ( i p l i k toıu) ve hava karışımı bulunan yerler.

Arasıra ve kıaa sureli çok ince l i f bulunan ortamlar.

TABLO 2: Patlayıcı ortamlarda kullanılan elektrikaygıtlarmın koruma t i p l e r i .

Kullanılan «Lektrik aygıti nın yapılışı:

USA NEC 500 4

Kullanılan elektrik aygıtının yapılışı?

BRJ VDE 0148/78

Kullanılan elektrik aygıtının yapılısı •.

BI

(Kx)d veya (Ex)n korumalı motorlar kullanılabilir.

Claas I Yalnız (Ex)d ve (Ex)i koru Div. 1 malı aygıtlar kullanılabilir. Z<tn 0

(8x)i ve (Bx)a korumalı aygıtlar kullanılabilir.

8 Ia B Ir * Ib

lOkV motorlar (Ex)p,6kV'a kadar motorlar Ex korumalı ve yüzey ı s ı l a r ı 80°C'yi asmayacak.

iukardeki gibi, yalnız Bx dı fn yerlerde IP54 tat bik e d i l i r .

Kıvılcım çıksrmıyen Ex ko rıınmamış aygıtlar da kulla « ' ' • " » ' Hava landıtm» mo torları EıCdiCerleri IP54

Class I Div.2

Yüzeyin herhangi bir yerinde

en yüksek ı s ı l ^ o ' c ' y l aşma yan (Ex)d ve (£x)p korumalı Class II

ve kıvılcım çıkarmayan

Div.l

aygıtlar kullanılabilir.

(Ex)i,(Ex)s,(Ex)o korumalı aygıtlara izin verilir. Si kafes. AS motorlar "non sparking" do olabilir.

Yukardeki gibi

Yukardaki gibi

Aşırı yUklenmedunımu olmayan aygıtlar da en yüksek yüzey ı s ı s ı 165°C,a8irı yüklenen lerde tse 120öC olmak kaydı i l e IP65(basınçlı üflemede IP^U) korumalı aygıtlar kullanılabilir.

B IIa

Hareketli ayg~itlarEx. Di»er leri (Ex)o veya IP54 ola bilir.

Clasa Div.2

II

İukardekinın aynısı uygula nır. Oerekirae motorlar Sx seçilebilir.Kumanda aygıtla rının I?54 olması yeter.

Zdn 1 Zdn 1 Z«ı 2 Zon 10

(Bx)d, q,e,B,p,f,i,a korumalı aletlere müsaade edilir.

Yukardaki gibi.

Normal çalışmaları sıra sında kıvılcım çıkarmıyan aygıtlar kullanılabilir.

Jalnıt (8x)iaygıtlara izin verilir. Yüzey ı s ı s ı : •) t o t g l i m • 75°C b) t0 toatlama 2/3 (akkorlaşabilen tozlarda) olacaktır. tüzey ı s ı s ı yukardaki Kibi. En düşük koruma İP}*! ve (Ex)d,qfe,p,ö olan aygıt lara izin verilir.

B II Yukardekl gibi B IIa Yukardeki g i b i

Claas III

Yüzey ı s ı s ı Cless II.div I deki gibi .Koruma t i p i de

Clsss II div.? deki Kibi

Clsss III Yukardaki çibi Div. 2

Zon 10'da açıklandığı ZON 1 0 ftibi.

Zon 11'de açıklandığı Kibi.

2.3. SINIFLANDIRMADAKİ AMAÇ:

Bir petrol rafinerisinin, kimya tesisinin veya patlayıcı ortam teşekkül edebilen herhangi bir fabrikanın bir kıs mında, sürekli patlayıcı ortam var ise o tesisin her yerin de alevsızdırmaz tipten aygıt kullanmak doğru ve ekono mik olamaz. Patlayıcı ortamın durumuna ve teşekkül etme olasılığına göre tedbir almak daha akıllıca olur. örneğin bir benzin dolum istasyonunun yakın çevresi patlamaya maruz ise de 10 20 m ilerisinde hiçbir tehlike yoktur.

Bir tesisin nereleri hangi ZON'a girer ve bu yerler

de ne türden aygıt kullanılır? Buna meslek kuruluşları karar verir (Mühendis Odaları gibi). Almanya'da Kimya cılar Birliği'nin yayınladığı bir Ex RL kitapçığı mevcut tur. Bu konular henüz yeni olduğu için ülkemizde ben zeri bir kuralın olduğu bizce tespit edilememiştir. Ya bancı uygulamalar örnek alınmaktadır.

Hangi ortamda (ZON'da) ne tip korunmuş aygıtlar kulla nılacağı Tablo 2'de görülmektedir. Burada ayrıca USA, CCCP (Sovyet) ve Alman'yadaki uygulamaların karşılaş tırması yapılmıştır.

TA£L0:3 Patlayıcı Tesislerde ^oniyet Mesafesi

TUektrik Tesisi Kapalı trafo ve salt binaları Açık hava trafo ve salt tesitleri

Kapalı trafo ve salt binaları Açık hava trafo ve salt tesisleri Kapalı trafo ve salt tesisleri

Açık hara trafo ve salt tesisleri Kapalı trafo ve salt tesisleri Açık hava trafo vs salt tesisleri

Patlayıoı Tesisi

E—I grubuna giren açık hava tesis leri İle duvarla ayrılı her türlü tesisden

Her nsvl patlayıcı ortam yaratan tesisden

Her nevi patlayıcı ortam yaratan açık hava tesisinden

Patlayıcı ve yanıcı gaz ve sıvı laştırılmış gaz kompresörlerinden

Kolay alevlenebilen sıvıların bu lundugu depo,ere depo,boru geçiş leri gibi tesislerden

Önceki gibi (yalnız propan propl len gibi sıvılaştırılmış gazlar)

Emniyet Mesafesi

10 metre mesafede inşa edilir

""

25 "

40 "

40 •

«

8o "

100 «

Tesislerden belirli uzaklığa monte edilen elektrik aygıtla rında ise herhangi bir önlem almaya yani bu aygıtların özel korunmuş olmasına gerek yoktur. Bu emniyet mesa feleri Tablo 3'de görülmektedir. Buradaki veriler Federal Almanya uygulamasıdır. Bu konuda ülkeden ülkeye fark lı uygulamalar bulunmaktadır.

2.4. PATLAMA VE ISI GRUPLARI:

Yazımızın bu kısmına kadar ortamları patlama durumla rına göre ZON'lara ayırdık. Bir de patlayıcı ortam oluş masına neden olan toz, gaz veya buharın kendi arasında patlama özelliğine ve ısısına göre sınıflandırılmaları var dır. Çünkü elektrik aygıtları yapılarına göre ısı üretirler ve yüzeyleri ısınır. İşte bu yüzey ısıları da patlayıcı orta mı tehlikeye düşürdüklerinden dikkate alınmalıdır.

Isı grupları ile patlama ısıları aşağıda Tablo 4'de gösteril miştir. Burada F. Alman, USA ve CCCP uygulamaları karşılaştırabilmektedir. Dikkat edileceği gibi Amerikan görüşü çok farklıdır.

3. ELEKTRİK AYGITLARINI MADEN OCAKLARINA YERLEŞTİRME PRENSİPLERİ

Maden ocaklarının tarihçesi çok eski olduğundan diğer sanayi kolları ile karşılaştırılamaz.

Grizulu maden ocaklarında normal çalışma gereği her an patlayıcı gaz yayılması sonucu çalışma yeri patlama teh likesi ile karşı karşıya gelebilir. Bu nedenle grizuya karşı daha dikkatli ve tedbirli olmak gerekir.

Grizulu maden ocakları sınıflandırma açısından ZON O'a girerler ise de böyle bir sınıflandırmanın anlamı yoktur. Çünkü zonlara ayrılmaz. Ülkemizde henüz standartlaş mamış ise de patlamasız tip elektrik aygıtı yerleştiril mesinde şu hususlara dikkat edilir:

a) Yayılan grizu havalandırma sistemi ile dışarı atılma lıdır. Grizu oranı % 1 1,5'i geçtiğinde elektrik tümü ile kesilir.

b) Havalandırması zor olan yerlere (kürdisek) elektrik

aygıtı yerleştirilmez. Yalnızca i tipi korunmuş aygıt yerleştirilebilir..

c) Havalandırması çok rahat olan ve temiz hava giriş yolu üzerinde bulunan ana yollara patlamasız tip aygıtlar (örneğin trolay) monte edilebilir.

d) Temiz hava giriş kuyularının çevresine patlamasız tip olmayan salt tesisleri ve elektrik motorları (tulumba lar gibi) yerleştirilebilir.

e) Maden ocağının her yerine monte edilebilme olanağı olan aydınlatma ve haberleşme aygıtları her durumda patlamasız tipten olacaklardır, istisnası olamaz.

f) Yağlı korumalı (c tipi) aygıtlardan mümkün mertebe

kaçınılır.

g) Genel olarak elektrik aygıtları yüzde yüz emniyetli değildirler. Her ne kadar grizuya karşı korumma ted biri alınmış ise de (i tipi koruma hariç) sürekli grizulu ortamda çalışamazlar. Yani grizuyu tehlikeye düşür meyecek özellikte değillerdir. İşletmede insan fak törü de işin içine girdiğinden tehlike olasılığı daha da artar. Bu nedenle grizu hiçbir zaman patlayıcı kıvama getirilmemelidir. Patlama seviyesine gelen grizu her ne sebepten olursa olsun infilak eder. Yukarıda (a) bendinde de belirtildiği gibi grizu patlama kıvamına gelmeden yani % 1 1,5 oranında iken elektriğin kesil mesi koşulu konmuştur.

TABLO 4: PATLAMA ISILARI VE ISI TRUPLARI:

Ateşleme Isısı

450 C 300 4 50 175 300 120 175

45O°C 300 450 200 300 135 200 100 135

85 100

I s ı Sınıfı

CCCP Eski i en i

A Tl

Eski *eni

T2

T2 G2

T3

T3 53

T4

T4 T4

T5

T5 T5

NEC ISA ,UL, ANSI

A ?80°C

280°C

BB 280

C 180

D 280

TABLO 5 : Patlama Sır ı f l e r ı ve Açıklıklar

Patlama Sınıfı

NEC 500

VLE

V I I 3 Eski, yeni

A^kJık (m) CCCP

VII 3

VDE eski

5rup D Grup D Trup C Trup B Trup A

—

II A

11 A

2 II B

4e 3a,3b IT C

3c

II C

.4

3a

1.0 0,65 1.0

0,35 0,65 0.35 0,35

0,35

0.6 0,6 0 . 4 0.6 0.4 0.4

0.4

yeni

0. 9 0. 9 0.5 0. 9 0. 5 0. 5

4. PATLAYıCı ORTAMLARDA KULLANıLAN ELEKTRIK AYGıTLARıNDA UYGULANAN KORUMA YÖNTEMLER! :

Elektrik aygıtları aldıkları elektrik enerjisini ısı, ışık,

mekanik ve kimyasal enerjiye dönüştürürler. Değişik işler yapan bu aygıtları aynı yöntemle korumak yani pat layıcı ortama karşı emniyetli kılmak tek bir yöntemle mümkün değildir. Bu koruma tip ve usullerini sırası ile inceleyelim.

TABLO 6 İP KORUNKA TİPLBBÎ

Dokunaaya Karşı Koruna*

0 Korunmasız 1 Seni; bir ylizeya

2 Peraakle dokunma

labarcj cisimle re karşı korunma Korun masız 0

KorunMasıs

Büyük Ue s e r t yabancı, c i s i m l e re karşı

IPOO IP1O

Orta bayda ya kardı

IP2O

Damla Suya Karşı

Suya Karşı Korunma

15° de 60° de

Damla "i uya Karşı

îie»mur lemaya

Tam üa? murlama ya

Püs

kürtme Tasma B a s ı n ç l ı

Suya

Suya Suya

7 ve 8

IPO2

IP11 IP12

IP13

IP15

IP21 IP22

IP23

2 , ; m çaptan bUyUk Ufak aert cisim takımlarla dokunma l e r e karşı

İP 30

4 1 Hin çaptan büyük

"fak sert cisim

takımlarla dokunoa lere karşı

IP40

IP31 IP32 IP33

IP34

IP41 IP4 2 IP43

IP44

5 Her nevi tak m i l e İ ç e r i y e toz g i r IP50

ae8İne karşı

IP54

1*55

IP56

e Her nevi takım i l e Her nevi toza

dokunaa

karşı

IP60

IP65

IP66

IP67 IP68

4.1. PATLAYICI ORTAMLA İLİŞKİSİ OLMAYAN KORUMA: İP

Su, toz, nem, dokunma gibi etkenlere karşı alınan ön lemleri içerir. İP veya P ile gösterilir. Y anda gelen rakam ların anlamı Tablo 6'da görülmektedir, örneğin İP 54 dokunmaya, toz ve yağmurlama suya karşı korunmuş anlamına gelir.

4.2. PATLAYICI ORTAMA KARŞI UYGULANAN KORUMA TİPLERİ:

Bu yöntemleri kısaca açıklayacağız.

1. d TİPİ KORUMA:

Bu t ip korumada elektrik aygıtı basınca dayanıklı bir koruyucu kılıfa (muhafazaya) yerleştirilerek iç kısımda oluşan patlamanın dışarıya sızmaması sağlanır. En yay gın olan bir koruma yöntemidir.

Üstte sembolik olarak gösterilen bir koruyucu kılıfın (muhafazanın) içerisinde ve dışarısında patlama kıvamın da örneğin % 6 CH 4 bulunsun, d tipi koruma öyle imal edilmiştir ki içerideki gaz patladığında, doğan basınca kab dayanabilmekte ve içerideki alevle dışarıya sızıp dış kısımdaki ortamı ateşleyememektedir. Alevsızdırmaz ismi de buradan gelmektedir. Bu özellik yüzeyin genişliği ve açıklığı ile sağlanmakta, sızmak isteyen alev soğu maktadır. Bir koruyucunun bu özelliğinin deneysel ola rak belirlenmesi de çok basittir.

Bağlantı yüzeylerinin genişliği 25 mm açıklığı ise Tablo 6'daki kadar olmalıdır ki alev soğuyarak sızmasın. Ayrıca gövde de 10 atmosfere dayanmalıdır. Aslında metan gazı patladığında doğan basınç 6 atmosfer civarındadır, d tipi bir koruyucunun nasıl olması gerektiği ve yine deney ve testlerin nasıl yapıldığı konusuna girmeyeceğiz. Çünkü bunlar başlı başına birer konu teşkil ederler.

ARITILMIŞ EMNİYETLİ KORUMA

OK

7o6

2. a TİPİ KORUMA:

Normal çalışmaları esnasında ark ve kıvılcım çıkarmayan ve yine aşırı derecede ısınmayan, buna rağmen arıza veya benzeri dış etkenle ark çıkarma veya ısınma olasılığı olan aygıtlarda ek önlemler alınır yani emniyeti artırılır ki bu tip koruma yöntemine e tipi koruma adı verilir. Almanca "Erhöhtesicherheit" sözcüğünden gelir.

Tarifinden de anlaşılacağı gibi bu tip yöntem her aygıtta kullanılamaz. Aygıtın ark çıkarmaması gerekir, örneğin bir şalterde uygulanamaz. Ülkeler arasında görüş farklı lıkları vardır, örneğin bir bağlantı kutusunu ve elektrik motorunu Almanlar e tipi korunmuş imal ederlerken İngilizler d tipi imal ederler. e tipi korumada d tipine karşı sağlanan avantaj basınca dayanıklı bir kaba gerek olmayışıdır. Fakat buna rağmen bazı ek önlemler alınması da dezavantajdır, örneğin d tipi imal edilen bir motorda önemli olan koruyucu (muhafaza) ve flanş kapaklarıdır ve maliyeti de etkile yici olan unsurdur. Aynı motor e tipi korunur ise gövde nin basınca dayanması gerekmez, ama motorun sargıları arasına termostat yerleştirilmesi ve sarımının da özel seçilmesi gerekir ki aşırı ısınma oluşmasın.

ŞEKİL 1. Bir elektrik motorunun rotor sargılan arasına yerleş tirilen tormokupollar

Bu koruma kollektörlü ve bilezikli motorlara uygulana maz. Sincap kafesli asenkron motorlara uygulanabilir. Ayrıca klemens kutusu buvat, aydınlatma aygıtları, elek tro valf, akım ve gerilim trafoları gibi aygıtlarda rahat lıkla uygulanabilir. 3. p TİPİ KORUMA (BASINÇLI KORUMA): Basınçlı hava ile sürekli üfleyerek aygıt içerisindeki ba sınç yüksek tutulup grizunun tehlikeli kısma girmesi önlenir veya özel bir koruma gazı ile aygıtın içerisindeki basınç yüksek tutulmaya çalışılır. Bu halde grizu veya herhangi bir patlayıcı gaz, ya üflenerek gider veya basınç tan dolayı tehlikeli kısma giremez. Bu tip koruma d tipi korumanın uygulanamadığı yerler de örneğin büyük salt dolapları, kollektörlü motorlar gibi yerlerde rahatlıkla uygulanan bir yöntemdir.

4. q TİPİ KORUMA (KUMLU KORUMA): Aygıtın içerisine kum doldurularak tehlikeli kısma patla yıcı gazın girmesi önlenir veya içerideki ısı veya arkın kumun dışındaki ortamı ateşlemesi önlenir. Daha çok hareketli parçalan olmayan transformatör gibi aygıtlarda uygulanır. Fransa'da kullanım alanı bulmuş olan bir koruma yöntemidir.

5. i TİPİ KORUMA (KENDİNDEN EMNİYETÜ1İK):

Bir elektrik devresinin tamamı veya belirli bir kısmında normal çalışma veya arıza anında çıkan ark veya ısı, patlayıcı ortamı ateşleyerek güçte değil ise bu devreye kendinden emniyetlidir denir. Burada söz konusu olan yalnızca aygıt değil, bağlı olduğu devrenin tümüdür.

Elektrikli arkın çıkaracağı enerji çok düşük olması gerek tiğinden bu tip koruma ancak kumanda, ölçü ve otoma tik devreleri gibi düşük voltajda çalışan aygıt ve devre lerde uygulanabilir. Anormal hallerde dahi emniyetli olacağına göre bilinen en güvenilir yöntemdir. ZON O'da bile kullanılabilir. Patlayıcı ortam altında aygıt açılıp tamir dahi edilebilir. Yani korumanın bir sürekliliği var dır, d tipi koruma alevin sızma prensibine dayandığından uzun süreli bir patlayıcı ortamda güvenilir değildir. Çün kü sızmak isteyen alev birkaç patlamadan sonra alev yol larını ısıtır ve sızar. Zaten deneyleri de 6 kere peşpeşe patlama esasına göre yapılır.

Kendinden emniyetliliği sağlayan bir kaynak aygıtı var dır. Bu aygıt duruma göre d veya i tipi korunmuş olabi lir, d tipi korunmuş ise çıkış devresi kendinden emniyet lidir. Şimdi bu kendinden emniyetli devreye her çeşit aygıt bağlanabilir gibi gözüküyor ise de mümkün değildir. Çünkü bazı elemanlar (örneğin kondensatörler gibi) üzer lerinde enerji toplarlar ve yine kaynağın empedansını bozarlar. Bu nedenle K.E. devreye bağlanabilecek aygıt lar bir tip deneyinden geçirilmelidir. Bu deney mekaniki yapıyı içermez. Yalnızca elektriki donanım incelenir. Bu nedenle K.E. aygıtlar şeklen korunmamış aygıtlara ben zerler. Çalışan işçilerin bir hata yapmasını önlemek için kendinden emniyetli devreye bağlı aygıtlar AÇIK MAVİ renge boyalıdırlar. İşte kendinden emniyetli bir aygıtta kullanıcıyı şaşırtan da budur. K.E. aygıt sanki hiç korun mamış gibi gözükür. Üzerinde mavi bir boya var zannedi lirse de en güvenilir koruma yöntemi olduğundan şüphe edilmemelidir, örneğin K.E. bir devrede açıp kapama görevi yapan bir buton tamamen açıktır. Kendinden emniyetlilik her yerde uygulanamaz ama uygulandığı yerlerde de büyük avantajlar sağlar, örneğin K.E. bir devrede kullanılan telefon cihazları hafif ve basittir. Buna karşılık d tipi bir telefoz cihazı ise ağır ve hantaldır.

Patlayıcı bir gazı ateşleyebilecek en düşük enerji sabit değildir. Elektrik devresine konan elemanlara, gerileme ve yine kontak elemanlarına bağlıdır, örneğin CH4'ü ateşleyebilecek en düşük enerji 450 mW civarındadır. Elektriki bir devrenin endüktif veya kapasitif oluşuna göre vereceği enerji değişik olur. Şekil 2'de endüktif bir devrenin K.E. olabilmesi için ne kadar endüktivite kapsa yabileceği görülmektedir. Yine Şekil 3'de kapasitif bir devre için aynı olayın çok farklı olduğu görülmektedir. Kendinden emniyetliliği belirlemek için özel deney aygıtları bulunmaktadır. Belli standart ve metodlara göre yapılan bu deney yöntemlerine burada girmeyeceğiz.

1000 500 200 mA

10 5

, a

3 \

>>

•——

s s •v,

O.i 0.2 0,5 1.0 2 5 10 20 50 100 200 500 toto 2000 5000 10.000

ŞEKİL 2. Hidrojen ortamında kendinden emniyetliliğin sının. Endüktif bir devrede bu sınırın ateşleme akımı ve endüktiviteye göre değişimi.

Iz = Ateşleme akımı, L = endüktivite (endüktans) a = Parlayarak ataşlemenin oluştuğu sınır 1 = Ateşleme sının, 2 = K.E. sının. 3 = Görebilme sınırı.

iooo

200 y ıoo k 50

<o* w'

id* ios w1

ıO1

C+pF

ŞEKİL 3. Hidrojen ortamında kendinden emniyetliliğin sının. Kapasitif bir devrede bu sınırın ateşleme gerilimi ve kapasiteye göre değişimi.

Uz = Ateşleme gerilimi C = Kapasite a = Güç kapasitesi sınırı b = Kondansatör sının

6. S TtPİ KORUMA (ÖZEL KORUMA):

Bu tip koruma yukarıda sayılan yöntemlerle korunma olanağı olmayan fakat deneylerle emniyetliliği ispatla nan aygıtları kapsar, örneğin madenci baş lambaları gibi.

5. ULUSLARARASI SİMGELER VE İŞARETLER:

Patlayıcı ortamlarda kullanılan elektrik aygıtlarının üze rine, bu ortamlarda emniyetle kullanılabileceklerini belir ten bir işaret konulması ve yine hangi yöntemle korun duklarının da bu işarete işlenmesi zorunludur.

Her ülkenin ayrı ayrı işaretleme ve değişik deney yön temleri geliştirmiş olmasına rağmen, bugün artık bir beraberlik sağlanmış sayılabilir. Bu beraberlik Uluslar arası Elektrik Komisyonu (I EC) ve Ortak Pazar Standart

ları Komisyonu (ECC) öncülüğünde gerçekleşmektedir (Avrupa Normları E N). Aşağıda Tablo 7'de 21 ülke ile IEC ve ortak pazar ülkelerinin simgeleri görülmektedir. Bu tabloda eski ve yeni simgelere de yer verilmiştir.

6. ÖNEMLİ ELEKTRİK AYGITLARINDA UYGULANAN KORUMA YÖNTEMLERİ

6.1. ELEKTRİK MOTORLARI

Elektrik motorları değişik yapıdadırlar. Y apılışlarına göre ayrı ayrı koruma yöntemi uygulamaktadır. Burada sanayiide ençok kullanılanı olan "sincap kafesli asenk ron" motorların koruma yöntemini açıklayacağız.

Sincap kafesli asenkron motor, yapılışı gereği normal çalışmasında ark çıkarmaz. Bu nedenle iki şekilde koru nabilir:

a) d t ipi: Bu takdirde motorun gövdesi 10 atmosferlik bir patlama basıncına dayanabilmeli ve yine flanşları alevi dışanya sızdırmayacak şekilde imal edilmiş olma lıdır.

b) e tipi: Motor yapılışı gereği ark çıkarmadığına göre e tipinde korunabilir. Y alnız kısa devre vb. gibi kaza anlarında ısının yükselmesini önleyecek bir düzeneğe ihtiyaç vardır. Motorun sarımları arasına yerleştirilecek termostatlarla bu istek yerine getirilebilir. Her motor tek tek yüke verilip ısınma deneyine alınmalıdır.

Bu yöntemle basınca dayanıklı kalın bir gövdeden kurtu lunur ve yine özel işlemli flanşlara da gerek kalmaz. Motor d tipi korumaya nazaran daha ucuza maledilir. Fakat maden ocaklarının ağır işletme şartlarına en elve rişli olanı ise sağlam gövdeli d tipi motorlardır.

Bilezikli asenkron motorlar ancak d tipinde korunabilir. Fırçalan sürekli ark çıkardığından başkaca bir koruma yöntemi yoktur. Diğer fırçalı elektrik motorları da d veya p tipinde korunabilirler.

6.2. AÇAKLAR (ŞALTERLER):

Elektrik devrelerini açıp kapayan açaklar sürekli ark çıkardıklarından ancak d, p veya ö tipinde korunabilir ler. Ençok d tipi koruma uygulanır. Şalterleme dolayısı ile yağ kullanılıyor ise ister istemez ö tipi koruma uygu lanır. Genelde maden ocaklarında yağlı aygıtlardan kaçı nılır. Çünkü yağlı aygıtlar patladıklarında etrafa saçılan yağlar yangına neden olmaktadırlar. Patlayıcı ortama monte edilen güç mi k t a n ar t t ık ça şal terlerin hacimleri de büyümektedir. Çünkü d tipinde korunan bir aygıtın gövdesi 10 atmosferlik bir basınca dayanmak zorundadır. Sonuçta ufak bir şalter bir demir yığını haline gelmektedir. Bu ise emniyetli çalışmanın getirdiği bir külfettir.

Şalterler birçok hususları da yerine getirmek zorundadır. Burada söz konusu hususlara değinilmeyecektir, örneğin kapak açıldığında şalterin elektriğini kesecek bir mandal

2 74

sistemi yapımı zorunludur. Koruma düzenleri normal ortamlarda kullanılanlardan daha güvenilir olmalıdırlar. İşte bu gibi hususlar aygıtı pahalandıran fakat emniyeti artıran faktörlerdir.

6.3. TRANSFORMATÖRLER:

Elektrik dağıtım şebekelerinin kaçınılmaz aygıtı olan transformatörler maden ocaklarında da bol miktarda kul lanılırlar. Maden sanayii dışındaki patlayıcı ortamlardan izole edilebilme olanakları vardır. Gücü iletecek trafo patlayıcı ortamın dışına emniyetli bir yere yerleştirile bilir. İlk zamanlar yağlı ve kumlu koruma yöntemi uygu lanıyordu ise de bugün tamamen d tipi koruma uygulan maktadır. Y apılışları gereği ark çıkarmıyorlar ise de büyük güçteki trafolara e tipi koruma uygulanmaz. Kısa devreye karşı korunmuş olmaları gerektiğinden şalterleri ile birlikte imal ve monte edilirler.

nekle ark çıkaran kısım d tipi korummuş çok küçük bir hacme sıkıştırılmıştır. Böylece e tipi korunmuş akkor flamanh bir aydınlatma aygıtı imali mümkündür ve çok yaygın bir yöntemdir.

e tipi korunmuş akkor flamanh aygıt d tipine nazaran daha ucuz gibi gözükür ise de özel bir ampul imali gerek tirdiğinden pek de ucuz düşmez, d tipinin dezavantajı da basınca (10 at.) dayanıklı fanus gereksinimidir.

6.4. AYDINLATMA AYGITLARI:

Aydınlatma aygıtının yapılışına göre uygulanacak koru ma yöntemi de farklıdır. Sırası ile bunları inceleyelim.

a) Akkor Flamanh Ampuller: Evlerde kullanılan bildi ğimiz akkor flamanh ampullerin yüzeyleri fazla ısındıkla rından ancak d tipinde korunabilirler. Üzerlerine basınca dayanıklı cam fanus yerleştirilir. Bu fanus ısıyı dağıttı ğından patlayıcı ortamla temas halinde bulunan yüzeyin ısısı düşük olur. Ayrıca fanusun bağlantı yüzeyi alev sız dırmayacak kalitede imal edilmiş olacaktır.

Akkor flamanh ampul özel olarak imal edilip daha büyük bir yüzey elde edilebilir. Bu takdirde ampulün dış yüzeyi fazla ısınmaz ve d tipi yerine e tipi koruma uygulanabi lir. Ampulün akkor telleri ndeki ısısı ner ne kadar yük sek ise de, patlayıcı ortamda kırıldığında hemen soğudu ğundan ortamı ateşleyemezler. Bu önemli bir bulgudur. Y alnızca ampulü takarken kıvılcım çıkmasını önleyecek bir tedbir alınması gerekir. Şekil 4'de görülen bir düze

ŞEKİL 5. Değişik tip antigrizu lambaların kesitleri

e/

)?' U h

ŞEKİL 4. Akkor flamanh bir lambanın antigrizu duy kısımlarının kesitleri

TAUL0:7 Patlayıcı Ortamlarda Kullanılan Elektrik Aygıtları Üzerin?İşlenen Simgeler

Olka Kurua Hukuki Dayanak

Yapılış ve Test Standart ları

1 tj

Kullaraa

•H o•

standartları • • J o e ili c •J

U l u ı l a r » r a a ı ÎKC Standart TC3/K»

Blektrataknl KC

79 1...10

hatırlanaaa

Koaiayoou

ta.

cab. CQ0

C SENSLCOI

cc 31

•x

Ortak Patar Haraoaisaayoa

LC CBNSLSC

dokUaanları

i o m

I i dI riA c

o M 3

İ e

M i as İİ

0 a'b

a 4.'b

Baaıoçlı Koruaa laflı koruna Öaal Koruaa Tosa karlı koruaa Zon Sınıfı

| Deney Merkezi ve Diğer Açıklamalar

I.

TC31H Tl t« 0 , 1 . 2

Tl TS

»aderal Al. E VDI/DBK

ExVO

VD1 0170 VDI 0171

VDB 0118

cab (3eh

d 1 3B

(a)

f/P

VDI 0165

cab

Traoaa y U.T.B.

HPC 12 300/320 C 20 0*1 C ?3 ?10 («3.A.)

eoa AB

«I I» HD 3 4

S»

01 35

BVS Dortsufld Earne (0,1.2)

rTB Bra^jr.8ch«aig

200* C . . M

CBHCHAR,Varr euli an Kalattf L.C.I.B. Poet«nay aux Soaa

I îtslya

CEI 31 1 AD Ft i ç i n

CBt 64 2 7.73 4aa i ti baran

coo AD

"B IIA Ü

CI.l

Bx

»t

31 3

3 C1.2 Tl T« 0,1,2 CBS t, Kilano AD ., t e s i s l e r i ç i n Bx ,, Aletler için

B Balçika

di nm 286 a: N » 717 i : NEM 663

Begl.Onh. p: HER 71(

cab» 3x coo

AD» I Ila c 2c f

Hollanda

NK* 3150 SSfîO 3İ25/S9 NB» 1010

cab* (con Bx

IIA C •

înglUera

d:B3 229

1 .B91259

» »act.Act'61

BS4683

cr 1003/I/2 IF 11 Saf.Code^oS

cat» coo

FLP i r . I .

II IV

•«

(SA) « . .

(I)

g

K.O <Jl (55

0,1,2 v. 3

T1 T6 4 Zo.

IMBX, Pstursgea Önceden:

(?otfc) 0,1,2 T1 T6

BA35S»A

Danimarka OK Kuvvetli

Akıa

*eg. Afainit 33

cab 3x tx300

T".L 19491

TOL

cab (Sch) d

...19503

200 0621

(tx) d

1.1.73' ian gi

a f/ftt 0

DEHKO, H rlav

51 <J5

Laiotig

TABLO 714İN DEVAMI

CCP 3 9 » y ı t 3 0 •r Birli»!

ÜOSf. ..

oab* P9« PBa I

aaa

B

C3

O»»

CW 341480

akoalavakya CW 34149»

C9> 341440 a»b •• 3

X

H acariatan •S* 4814/.

P l Polonya

n rs/tı

08110

B Roaanya »t? Iu«oalavya

JOS Orup 800

aaa Sb o Wll 1600/8 •a» Rb

1 ir iv» a

P» « 3/» O5O5 oe». B

PBDB

•i

:i* c

•obtaj tUaUftt

t*

n

<l

II* C

A Avusturya K 'orvaç

ÖVl 171

Ova 165

eab IX d

VD1 0171 « i b l TDB0165 flbi oab I * d

l î"

ı .in

S îsvse

S» 21.08/9.6 sw n.08.15

eab X

s?

îaviçr»

3 Japonya

Birleşik

«3 i

Uarika pKCP

OSHA

Cer. »d» Ut'!. CSA

S«V 1015

JI3...

Ul St«d fop Safety »o 674 9X3

Sac.Pract. eab •65(to^ili«J eos

lî

1 3"

SSC 500

coo* C l . I Bx

SA

İ S İ BD 1 ? . . . •IC (*••< P l .

*W Bp 550

proof

C3« 3td.

CS* S t d .

eca

Cl.I

« J . î (io.JO C2Î.1 (a*>.vasalıri («BdUatri

C??.|

(motorlar) ( « a d « n l a r )

XI •

C

,/

eM

k

.»

J

¥

u

ş

0 /a

o

»

V

7İ Î5

srPs»ı»i,Ocf«t»«

*•

?.ı.o ?14 r.c .lu dtr.ey ı a t .

e / a VVOt), uutrava

11 95 fl t«

K i , Budapafta

•Barbara* j». «jr o c a » ı (XCB),llikoloii

TI T6 0,1,2

S.O.S.B. ,P«troa«ıi *ı"»*tır«»s Eoatıtüsu

5 K'Jdi«ıı»son, Za^r«o

5l »5 Ul 15 T1 T5

STVA, '.' ./»r» P'JV' Vıyar.a (•) ntno Oslo l.IIa

?««ko,3tokhcl«

4D

"EV, ,:vr.. M

a. f

'i . a

»1 15 0,1,?

M f i r v , ? .kyo

Cl.II

III

Jr.B.

1.?

L"L : » b ' s C a ı c a ^ » / " r :

(Hir ^K for Jur?iu

r,a

Ti. II îl 76 ?r.S, ?,3

1.2

Eiploaıv» Ata.Lab. Otîa<«

CSA Tastirıg ;. »bor.ıt*ri

Toronto

b) Floresan Tipi Ampuller: Evlerde kullanılan bildiği miz starterli floresan ampuller ancak d tipi korundukla rında patlayıcı ortama sokulabilirler, e tipi koruma uygu layabilmek için ark çıkaran starterlerinin olmaması gere kir. Bu işlevi üstlenebilecek tek pimli özel ampuller imal edilmiştir. Ampulün üzerindeki ince bir iletken şerit ilk ateşleme görevini yerine getirir, startere ihtiyaç kalmaz. Akkor flamanlılarda bahsettiğimiz sorun aynen burada da mevcuttur. D tipi koruma uygulanırsa basınca daya nıklı özel tüp, E tipi uygulanırsa özel ampul gereksinimi hemen karşımızdadır. Ençok yaygın olan D tipi koruma dır. Çünkü basınca dayanıklı uzun cam tipi imali pek pahalı değildir. c) Ova Buharlı Ampuller: Bu tip ampullerin ışık şiddet leri yüksek ve ömürleri çok uzundur. Bildiğimiz piyasada kullanılan civa buharlı ampuller ancak d tipinde korun dukları takdirde patlayıcı ortamlarda kullanılabilirler. Sarı ışık yayan natrium buharlı lambalar tehlikeli ortam larda her durumda kullanılamazlar. Çünkü kırıldıklarında etrafa metal parçacıkları saçarlar. Floresan ampullerde olduğu gibi civa bularlılarda da star tersiz ampul imal edilmiştir. Starterliye nazaran ömrü daha kısadır. Bu tip startersiz ampuller e tipinde de korunabilir.

Civa buharlı aygıtlar arasıra yanıp söndüklerinden ve yine uzun ve kaba yapılışlarından dolayı floresanlar kadar yaygın değillerdir.

6.5. TELEFONLAR:

Patlayıcı ortamlarda ve özellikle maden ocaklarında yay gın olarak kullanılan aygıtlardan biri de telefonlardır. Bunlar d , e ve i tipinde korunmuş olarak karşımıza çıkarlar. Bir telefon aygıtında ark çıkaran kısımlar çok tur. Bu nedenle tamamen e tipinde korunamazlar. Belli bölümleri e veya yine belli bölümleri de d tipinde koru nur.

Burada vurgulamak istediğimiz nokta d tipi korunmuş bir telefon aygıtının yerine i tipi bir cihazın konamaya cağı, birbirleri ile yer değiştiremeyeceğidir, i tipi korun muş aygıt açık mavi renklidir ve aynı renkli bir kabloya bağlanabilir. Ayrıca kendinden emniyetli bir telefon aygıtının çalışma gerilimi de 24 voltu geçemez. Burada telefon aygıtlarının iç yapılışlarına girmeyeceğiz. Bilinen üç tip telefon aygıtı vardır. Otomatik, merkezi bataryalı manyetolu, bataryası üzerinde (lokal bataryalı) manyetolu.

Maden ocaklarında en yaygın lolak bataryalı ve otomatik telefonlardır.

6.6. BAŞ LAMBALARI:

Baş lambaları madencinin silahı gibi sürekli yanında taşı dığı önemli bir aygıttır. Baş lambaları keşfedilmeden önce madenlerde yağlı lambalar ile bugünkü emniyet lambalarının ilkel tipleri kullanılırdı. Bu lambalar birer

patlama ve tehlike kaynağı idiler. 1925'lerde akülü lam balar kullanılmaya başlandığında madenlerdeki patla malar % 70'e varan seviyelerde düşüş göstermiş ve daha sonra yağlı lambalar ile ızgaralı lambalarının aydınlatma amacı ile kullanılmaları yasaklanmıştır. Bu kadar önemli bir görevi üstlenen söz konusu aygıtın emniyetlilik dere cesine gelince: Baş lambaları basınca dayanıklı bir kaba konulup d tipi koruma uygulanamaz. Aksi halde lamba taşınmaz hale gelir. Ayrıca lamba yapılışı gereği kendisi de gaz çıkar maktadır.

Baş lambalarına bildiğimiz koruma yöntemlerinden hiç birini uygulamak mümkün değildir. O nedenle S 1 ipi diye adlandırılan özel bir koruma yöntemi uygulanır. Diğer bir deyimle baş lambaları özel izine bağlıdır. Bu aygıtların normal çalışmada ark çıkaran kısımları lam bayı açıp kapayan düğmedir. Başlıkta bulunan bu düğ menin salt kısmının hacmi çok küçük olduğundan teh like yaratmaz, ön cam kırılıp ampul yuvasında ark çıka bilir. Bunu önlemek için ampul yuvasına yaylı olarak yerleştirilmiştir. Cam kırıldığında yukan kalkarak dışarı fırlar. Bu noktada görüşler farklıdır. Çünkü her zaman ampul düşünüldüğü gibi tam olarak dışarı fırlayamaz ve kontak devam edebilir. Bu nedenle bazı ülkeler ampulü yaysız yerleştirmektedir.

Başlığa gelen kablo kısa devre olduğunda ark çıkarabilir. Bu ark tehlikeli seviyeye ulaşmadan kesilmelidir. Akü kapağı altındaki bir sigorta bu görevi yerine getirir, işte baş lambalarında esas emniyeti sağlayan bu ufacık sigor tadır. Bu nedenle bu sigortalar tek tek denenip kontrol edilerek kullanılırlar. Onarımları da caiz değildir.

Lamba aküsünün kendi çıkardığı gaz kapağın kenarın daki bir delikten ve yine süpaplı bir delikten dışarı atılır. Bu deliklerin tıkanması sonucu bazen lambanın kapağı dışarı fırlayarak madenciyi şaşırtabilir.

Madenci ile birlikte sürekli arında kullanılan lambaların çok emniyetli ve güvenilir olması hayati bir önem arz etmektedir. Bu emniyet ise ancak iyi bir bakım ve servis ile sağlanabilir. Teknik bakımdan her durumda emniyetli olan (örneğin kendinden emniyetli aygıtlar gibi) bir baş lambası bugüne kadar yapılamamıştır ve gelecekte de beklenmemektedir.

KAYNAKÇA:

(1) D. VViechmann, Ex Vorschriften der UdSSR, USA und Bundesrepublik ETZ. Heft 4, 7, 8/1979.

(2) Elektrische Ausriistungen in Explosionsgefahrdeten Betri ebsstatten. Arbeitsgemeinschaft des VDE Bczirksvereins, Frankfurt am Main, VDE Verlag GmbH, Berlin.

(3) E. Kührt, E. Pointer; Errichtung explosionsgaschütztei elektrischer Anlagen Richard Pflaum Verlag KG, München.

(4) E. Kührt, E. Pointer; Grundlagen des Explosionsschutzes elektrischer Anlagen Richard Pflaum Verlag, München.

(5) BBC, Handbuch, H. Olenik, H. Renzsch, W. VVettstein, Handbuch für Explosionsschutz Verlag W. Girardet, Essen.