PRAFURD TOPRAKLAMASINDA DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR

PRAFUDR TOPRAKLAMASINDA DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR

Kemal ÜÇLEROĞLU SEGEM

Meslek içi ve danışmanlık olmak üzere, çalışmalarını iki ayrı dalda sürdüren Sınai Eğitim ve Geliştirme Merkezi (SEGEM) müessesesinde, konusu "Alçak ve Yüksek Geri lim Elektrik Tesislerinde Koruma" olan eğitim program larında konuşmacı ve programı yürüten kişi olarak görev aldım.

Bu meyanda 1978 yılından günümüze kadar geçen zaman dilimi içinde çeşitli illerimizi dolaşıp, dolaştığım iller deki muhtelif tesisleri tetkik etme imkanını buldum.

Tesisleri iştirakçilerle birlikte tetkikimiz sonunda vardı ğım kanaat şu oldu ki, özellikle parafudrlar konusunda gözlenen durum insanı hayrete düşürecek niteliktedir.

Konuya ilişkin düşüncelerimi çok evvelden yazıp, meslek odamızın aylık çıkan bültenine göndermek istedimse de, SEGEM olarak yoğun çalışmalar içinde oluşumuz buna büyük ölçüde mani olmuştur. Elimde olmayan bu sebep lerden dolayı geç kaldığım için, meslektaşlarımın beni bağışlamalarını bilhassa rica ederim.

Sayın hocamız Prof. Dr. Muzaffer özkaya'nın "Aşırı Gerilimlere Karşı Koruma" adı altında topladığı seminer notlarından (yüksek müsadeleriyle) aldığımız bilgileri hazırlanması henüz sürmekte olan "Yüksek Gerilim Elek trik Tesislerinde Koruma" isimli eserin 2. baskısında, siz sayın meslektaşlarımın hizmetine sunacağımızı belirttik ten sonra ben> izninizle hocamızın arzettiği direnç konu suna yönelik kişisel yaklaşımımı, sayısal örneklerle ifa deye çalışacağım. Birkaç MV olarak ve kiloamper gücünde düşen yıldırım

akımı, pek öyle şakası olmayan bir olaydır. Bilinmesi gereken odur ki, yıldırım aşağı inerken kendisine en az dirençli ve doğrusal yolu seçer. Bunun böyle olduğu, teknolojik açıdan mesafe almış ileri batılı ülkelerde görü len örnekleriyle kanıtlanmış durumdadır ve nihayet aşa ğıdaki örneğin sonuçları bunu doğrulamaktadır.

Toprak

// //v/7/7

ŞEKİL 1. Yıldıranın direğe düşmesi hali (şematik) i : Yıldıran akımı, id : Direkten geçen akım, İL : Koruma hattından geçen akım, U(j : Direkte meydana gelen gerilim, Rd : Direğin toprak direnci

i : id + 2 i L u d : R d i d = L Z İ

denklemleri yazılabileceğinden, direkte meydana gelen aşırı gerilim :

Rd.z

uH =

.L

d 2Rd + z

olur. Burada z. koruma hattının karakteristik empedan sını gösterir, örneğin, eğer z : 4 0 0 O. , lm = 2 0 k A ve Rd = 10 Î2 alınırsa, direkte meydana gelen maksimum gerilim :

U. =

.20kA =£00 kV

d m 20 + 400

olur. Oysa aynı koruma hattı ve maksimum yıldırım akımı için Rj = 50 £2 alınırsa direkte meydana gelen maksimum gerilim :

50.400 .20kA = 800 kV

100 + 400

değerine çıkar. Bu gerilimde direkten faz hattına doğru izolatör üzerinden bir atlama (geri atlama) meydana geti rerek yüksek gerilim şebekesinin arızalanmasına sebep olabilir.

Demek ki, direklere veya koruma hatlarına düşen yıldı rımların etkilerini gidermek için en iyi çare, direklerin iyi topraklanması, toprak dirençlerinin mümkün olduğu kadar küçük tutulması ve inişin dimdik olmasıdır. Peki ya direnci aynı tutmak suretiyle (Rd = 10 ohm) bunun yerine yıldınm akımının değerini ilk önce 40 ve sonra da 50 kA alırsak, buna göre :

2Rd+Z

. 4 0 kA= 380 kV 20 + 400

Rd^_Z

. I = . 50 kA = 475 kV

2Rd +Z

20+400

olmaktadır. Ama bu anılan kiloamperlerde 800 kV'ı

asla bulmamaktadır, öyleyse toprak iletkenlerinin ve

topraklayıcınm dirençlerinin neden küçük tutulmasının

gereği, böylece tam manasıyla anlaşılmış bulunmaktadır.

Ancak ne var ki, sırf estetik kaygıdan (ve de bilgisizlik ten) dolayı çoktan çekilmiş ama köşelerle dolu bir para fudr inişi mevcutsa (ki, mevcut) o zaman elips bir inişle bunu düzeltmemiz karınca kadarınca mümkündür. Her ne kadar yazımızın "parafudrlann başka bir açıdan incelenmesi" bölümünde çok daha kapsamlı izaha giri yorsak da, ben burada, Erdem irin 154 kV tesisinde 1986 Ekim başında yürüttüğüm eğitim sırasında, parafudrlar yönünden yaptığımız tetkikte karşılaştığımız korkunç manzarayı, size aynen aşağıdaki şekilde yansıtmak isti yorum .

Parafudr taşıyıcı konstrüksiyon

ŞEKİL 2. 154 kV'lik bir tesiste parafudr toprak iletkeninin incelenmesi. a) Köşelerle dolu olan toprak iletkeninin % 100 yan lış oluşu* b) Her ne kadar iki köşe mevcutsa da yine de (a)'ya göre iyi ama gerçekte iyi olmayan bağlantı. c) % 100 doğru ve devreyi yıldırım akımına karşı korumayı teminat altına alan bağlantıdır.

PARAFUDRLARIN BAŞKA BİR AÇIDAN İNCELENMESİ Y ıllardır sürdürdüğüm "Elektrik Tesislerinde Koruma" isimli eğitimde, gittiğim her ilde yaptığım tetkikte, parafudr topraklama hattının (iletkeninin) eğri büğrü, hatta çok sayıda gereksiz köşe(ler) verilerek toprağa indirilişi, yaptığımız korumayı hiçe indiriyor. Bu durum da söylenecek olan şudur ki: Y a hiç parafudr koymaya lım ya da bu şekilde bir iniş yapmayalım. Ama bu sefer de: "Efendim" diyorlar, "Biz duvara estetik bir güzellik vermek istiyorduk da ..." insanın kendini özde değil de sözde uzman göstermesi, doğrusu hem ayıp, hem de garip kaçıyor. Karacabey'de yaptığım bir diğer eğitimde ise şuna tanık oldum ki; (Eğitime katılanların hepsi de aynı olaya tanıktırlar), Bir konserve fabrikasının kazan dairesi paratoner toprak iletkeni, yere yakın bir yerde, betonda kavis yapmış ve betonda müthiş parçalanmalar olmuş tur. Bu da gösteriyor ki, toprak iletkeninin küçük bir kavisi, yıldınm deşarjında büyük bir rol oynamakta ve küçümsenmeyecek boyutlarda önem arzetmektedir. Şimdi, meslektaşlarım arasında bir sorun haline gelen parafudrun toprak hattı yeni iletkeni, işletme veya koru ma topraklamasına bağlanır mı, yani bunlarla birleştirilir

* (ERDEMİRİN 154 kV'luk tesisinde yapüan bağlantı)

mi, sorusunun cevabına gelelim: Lütfen dikkat!

Eğer bir fabrikada veya kuruluşta (paratoner için evleri mizde de), bir "potansiyel dengelemesi" mevcut ise, işte o zaman parafudr topraklamasını işletme ( R o ) veya koruma (R|J topraklaması ile birleştirmek, herhangi bir sakınca yaratmaz. Paratonerler için de aynı şey söylene bilir.

Potansiyel dengelemesinin ne olduğunu ise az sonra arz edeceğim. Demek oluyor k i, mühendislik daima uygula ma ve bunun yanı sıra kontrol isteyen bir meslektir. Bunun böyle olduğunu kanıtlamak için, burslu olarak gittiğim isviçre'de gördüklerimi aynen aşağı alıyorum.

"Darbe generatörü"nden elde edilen yıldırıma eşdeğer enerjiyle beslenen bir paratoner önce (önlem alınıp) potansiyel dengelenmesine uyulmadığı için mutfakta çalışmakta olup da yıldırım düşmesi anında su muslu ğuna dokunan kişinin ölümüne neden olmuştur.

Deney, ikinci kez ama gerilim dengelemesi altında ve aynı verilerle tekrarlandığında ise, kişi bundan hiçbir şekilde etkilenmemiştir.

Bern'de semineri yürüten D r . Ing. VVysl'ın deney öncesi söylediklerinin doğruluğu böylece kanıtlanmış oluyor k i , olayın tanığı bir kişi olarak gördüklerimi siz sayın meslektaşlarıma da açıklamayı üzerine düşen önemli bir görev saydım.

Peki, su musluğuna dokunan kişi neden, paratoner toprak iletkeni ile musluk arasında, bir gerilime maruz kaldı? Oysa k i, su musluğu dolayısıyla boruları toprak içinde bulunduklarından bir nevi topraklanmış sayılır lar. Bir diğer ifadeyle potansiyel dengesi var kabul edilir. Söylenenler doğrudur ancak, burada önemli bir nokta unutulmaktadır k i , o da şudur: Günümüz koşullarında su boruları eskiden olduğu gibi sadece metalden olma yıp, boru eklerinde hepimizin bildiği gibi hem keten kullanılır hem de gerekli görüldüğünde lastik halka kullanılır. Ayrıca su sayaçları da artık metalden olma yıp iletken olmayan parçadan yapılmaktadır. Bunla rın dışında herhangi bir yerde suyun arıza yapması boru nun değiştirilip arıza yerinin anında köprülenmesi de (ülkemizde) yapılmadığından, çok iyi anlaşılacağı gibi su borusuyla paratoner toprak iletkeni arasında, bir "potansiyel dengelemesi" oluşmamaktadır.

Bunun için de musluk ile paratoner inişi arasında gerilim farkı yani potansiyel vardır. Bu durumda potansiyel den gesi i ç i n , su borusunun da topraklanması gerekmektedir. Böylece hem denge sağlanmış olur hem de direnç mini muma indirilir. "Potansiyel dengelemesi" demek; "Ko nutlarımızda, işyerlerinde trafo istasyonlarında, açık hava salt bağlantı yerlerinde, hastanelerde, ameliyat odalarında, özellikle çocuk ve hanım kliniklerinde, şüphe yok ki bütün fabrikalarda velhasıl elektriğin kullanıldığı her yerde, akım evresine ait olmayan ama akım iletme

özelliği olan her madde (örneğin metal çerçeveye alınan aynanın, metal çerçevesi de) topraklanır" demek sayıl malıdır. Meseleye daha da açıklık getirelim ve saymaya devam edelim, örneğin, su olukları yani metal yağmur boruları, su boruları demir kapı, demir, alüminyum vs... pencere, demir veya başka bir metalden merdiven korku lukları, metalden mamul masa ve dolaplar, saç eviyeler, alüminyum perde tutacakları (yani raylar), kaloriferler velhasıl akım iletme özelliği olan ne varsa hepsinin müş terek veya ayrı ayrı topraklanması gerekir. Potansiyel dengelemesi hakkında yeterli bilgiyi " Alçak Gerilim Elektrik Tesislerinde Koruma" isimli kitabımın 2O.ci sayfasında bulacağınızdan konuya burada tekrar değinmek istemiyorum, yani fazla ayrıntıya şekillerle vs... girmiyorum. Parafudrlara ait topraklama hattının yani iletkeninin, toprak içine yerleştirilen (levha, boru, kazık, halka, küre veya yarı küre, şerit ve emdirmen) topraklayıcıları yani elektroda nasıl bir iniş yapması gerektiğini aşağıdaki şekille göstermiş bulunuyoruz. Bu şekle bağlı kalmanız içten dileğimizdir.

W^ ŞEKİL S. Parafudr toprak hattının :

a) Y anlış, b) Doğru, yapılışı Şeklin b) bölümünde görüldüğü gibi, duvara tutturulan demir çubuk uçlarına yerleştirilip yere dik indirilen örgülü tel veya şerit, artık o parafudrun vazifesini tam yapacağına dair bir kanıttır. Zaten Türkiye'de yanan, patlayan parafudrlardaki tek sebep veya önde gelen sebep işte budur. Birkaç mega volt olan gerilimle ve bugün ölçülen 2 9 8 kA'le yıldırım enerjisi, senin bilmeyerek tayin ettiğin ve gösterdiğin yoldan gitmez! Direnci düşük ve de dik olan yolu izler.

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ — 345