TEHLİKELİ ALANLARDA ELEKTRİK TESİSATI

Murat Yapıcı EMO ATEX/IECEx Çalışma Grubu Üyesi [email protected]

Genel olarak patlayıcı ortamlarda elektrik tesisatının nasıl tasarlanacağı TSE EN 60079-14 Standardı’nda

Bu yüzden tehlikeli sahalarda elektrik tesisat projelendirilmesinden önce muhakkak tesisin tehlikeli saha planı ve

açıklanmıştır. Bununla birlikte geçmiş yıllarda ülkemizdeki

sınıflandırılmaları istenmelidir.

tblgAyuieuöuykTsgrrlietEüuüsdallXrmüıatüşımrınvneüekkdaünyatanyaleyeankvrTpnuaiealnkSlıtblşlElaılüaanıpzykzsııırlleecamoyrrırajitıaennoislfydrleiıaıtkerşpaiadlçmıaleeliarmnxndr-yıaapnyakykeprdaaitolıaemlodenmrfexaakv-bibkpaşoirmtairşliaorugndeoelieıtftrviomn.seelaaileanhreklaikıtpkbştekrudoialkilnurm.lnıaÖkmslzaıasersElelıa-,kçiipmminadpTgnüaeençhodliakooğedlaılaticrılasmaekarehıktünıxeargnı-s.nppüiiÇtclrçeagioüllnüeoevnırvrfekeiemönühnzikeılenkziavlecldobkisukalöoidttnrlneugittosiğeorsetuyloioaezltnmtercgtısaieaüüihnsstçriaiiseknszfktoıaieyslrygmüdimngikibeaolasmimğrteötıekeaerk(s,kgUimitpekePmmreodiSrnlüiakir)tmnm.e,alBzdklakiieetrüövvılvnlneer-i

Elektrikli cihazlar; atmosferinde tehlikeli konsantrasyonda ve miktarda yanıcı gazlar, buharlar, sisler, tutuşabilen lifler veya toz

ve projelendirme aşamasında yapılan

gibi şalt cihazlarının belli şartlar altında çalışabilecek ex-proof özellikte olanları üretilmektedir.

gibi cisimlerin bulunabileceği alanlarda tesis edildiğinde, normal çalışmada veya belirli arıza şartlarında üretilen arklar, kıvılcımlar veya sıcak yüzeylerin tutuşması ile meydana gelebilecek patlama olasılığını azaltmak üzere koruyucu tedbirler uygulanır[1].

en belirgin hata; tehlikeli bölge içinde kalan ekipmanların çizimlerde veya malzeme keşif listelerinde ex-proof özellikli olarak ifade edilmesidir.

Fakat bu tür şalt cihazlarının içine monte edildiği dağıtım panoları da ex-proof özellikte olup tek hat şemasına göre yurtdışında üretici tarafından hazır montajlı olarak ülkemize gelmektedir ve maliyetleri normal dağıtım panolarına göre yüksektir. Özellikle dağıtım

Elektrik tesisatının dikkatli tasarım- Öyle elektrikli ekipmanlar var ve motor kontrol panolarının güvenli

lanması ile genellikle elektrikli cihazların birçoğunun daha az tehlikeli olan veya tehlikeli olmayan alanlara konulması mümkündür. Bir patlama

ki ex-proof özellikte üretilmesi imkansızdır veya çok yüksek maliyetler gerektirir. Bu yüzden

bölgeye tesis edilmesi, enerjinin kullanıcıya uygun kablo ile taşınması elektriksel güvenlik ve maliyet açısından daha uygun olacaktır.

meydana gelmesi için patlayıcı ortamın ve bir tutuşturma kaynağının birlikte bulunması gerekir.

tehlikeli sahalarda elektrik tesisat projelendirilmesinden önce muhakkak tesisin

Standardın Madde 4.1 Genel Kurallar bölümünde “Elektrikli cihazlar, uygulanabilir olduğu sürece, tehlikesiz

Koruyucu tedbirler, elektrik tesisatının bir

tehlikeli saha planı ve

alanlara yerleştirilmelidir. Bunun yapılatutuşturma kaynağı haline gelebilmesinin kabul edilebilecek seviyeye indirilmesine

sınıflandırılmaları

madığı yerlerde, uygulanabilir en az tehlikeli alanlara yerleştirilmelidir”[1] önermesi

yardım eder. Tehlikeli alanların, patlayıcı

istenmelidir.

bulunmaktadır.

gaz ortamı bulunması ihtimaline göre sınıflandırılması pratikte geçerlidir. (IEC60079-10-1 / IEC60079-10-2)

Kullanılacak ekipmanların da yürürlükteki yönetmelikler gereği belgeli olması gerekmektedir. Belgeli ekipman kullanımı, ekipmanların uygun standart özellikle-

Ekipman Seçimi

rini karşıladığına ilişkin gerekli garantiyi sağlar. Ülkemizde yayımlanan yönetmeliklerin atıfta bulunduğu Avrupa

Elektrik tesisatının tasarlanmasıyla birlikte doğru ekipman

normlarından dolayı ülkemizde kullanılacak olan ex-proof

seçimi de önemlidir. Ekipman seçimi için birtakım ön bilekipmanların ATEX sertifikalı olması zorunludur. Amerika

gilere ihtiyaç vardır. Bunlardan en önemlileri;

normlarına göre üretilmiş ve belgelendirilmiş ex-proof

• Tehlikeli bölgelerin sınıflandırılması.

ürünlerin kullanımı tehlikeli bölge sınıflandırmasındaki

• Bu bölgelerin gaz veya toz grupları.

farklılıklardan dolayı karışıklığa ve güvenlik zaafına yol

• Bu bölgede müsaade edilen en yüksek cihaz dış yüzey

açabileceğinden önerilmemektedir. Proses gereği eşdeğeri

sıcaklıklarıdır.

olmayan bir ürün ise kullanılmadan önce uzman bir kuruluş

Ekipman seçiminde ve projelendirme aşamasında yapılan

tarafından teknik ve idari destek alınmalıdır.

en belirgin hata; tehlikeli bölge içinde kalan ekipmanların

Tehlikeli bölgelerde hangi Kuşak’ta (Zone) hangi ekipmaçizimlerde veya malzeme keşif listelerinde ex-proof özellikli

nın kullanılacağını belirlemek için Tablo 1 kullanılabilir.

olarak ifade edilmesidir.

Kuşak’a göre koruma tipi belirlendikten sonra elektrikli

Öyle elektrikli ekipmanlar var ki ex-proof özellikte ürecihazı, en büyük yüzey sıcaklığı mevcut olabilen herhangi bir

tilmesi imkansızdır veya çok yüksek maliyetler gerektirir.

gaz veya buharın tutuşma sıcaklığına erişemeyecek şekilde

seçilmelidir. Elektrikli cihazın üzerine işaretlenebilen sıcaklık sınıflarının sembolleri Tablo 2’de gösterilen anlamlara sahiptir. Tablo 3’teki patlayıcı ortamı oluşturan maddenin gaz grubuna göre de ekipmanın seçimi tamamlanır.

Kablolar Genellikle patlayıcı ortamlarda kullanılacak kablolar konusunda yanlış bilgiler, bilgi kirliliğine sebep olmaktadır. Öncelikle ATEX kapsamında kablolar kendi başına bir arıza kaynağı olarak görülmemektedir. Bundan dolayı ex-proof kablo diye bir kablo yoktur. Standart sadece çabuk aşınan tip olarak bilinen düşük uzama mukavemetli kabloların ve kendinden emniyetli “ia” devrelerde alüminyum kabloların kullanılmasını yasaklamakta, bunun dışında ilave tedbirler için tavsiyelerde bulunmakta ve alev ilerletmeyen IEC 60332-1-2’ye uygun kabloları zorunlu kılmaktadır. Kablolar ve kablolama sistemleri ile ilgili Bölüm 9’da kablo tesisatı önerileri mevcuttur:

“Madde 9.3.7 Kablo sistemleri ve yardımcı düzenleri, pratikte mümkün olduğunca mekanik hasara, korozyona veya kimyasal etkilere (örnek olarak çözücülere) ve ısı etkilerine (kendinden güvenlikli devreler için Madde 16.2.2.5’e de bakınız) maruz kalmaları önlenecek konumlarda tesis edilmelidir. Bu yapının etkilenmesi önlenemiyorsa boru içinde tesisat yapılması gibi koruyucu önlemler alınmalı veya uygun kablolar seçilmelidir. (Örnek olarak mekanik hasar riskinin en aza indirilmesi, zırhlı, ekranlı, kaynaksız alüminyum kılıflı mineral yalıtımlı metal kılıflı veya yarı sert kılıflı kablolar kullanılabilir.)” [1] Ex-proof ortamlarda kullanılan kabloların olası bina içerisindeki tesisatlarında Binaların Yangından Korunması Yönetmeliği’ndeki şartları da sağlaması gerekir. Özellikle halojen içermeyen kablo kullanılması ATEX haricindeki diğer yönetmeliklerle de uyum sağlayacaktır. Bu durumda özetlenecek olursa patlayıcı ortamlardaki ex-proof tesisatlarda alev iletmemek ön şart olmak kaydıyla halojen içermemek ve işletme şartları gerektiriyorsa çelik zırhlı kablo kullanmak bütün şartları sağlayacaktır. Güvenli ortamdan gelip yine güvenli ortama giden kablo tesisatının güzergahı patlayıcı ortamdan geçiyorsa bu kablo ve tesisatının da ex-proof özellikte ve tehlikeli bölge sınıfına uygun olması zorunluluktur.

Tablo 1. Elektrikli Ekipman Seçimi

Standart

Koruma Tipi

Koruma Tekniği

Kuşak (Zone)

“ia”

0/1/2

“ib”/”ic”

TS EN 60079-1

“d”

Aleve dayanaklı muhafaza

TS EN 60079-2

“p”

Basınçlı muhafazalar

TS EN 60079-5

“q”

Toz doldurma 1 / 2

TS EN 60079-6

“o”

Yağa daldırma 1 / 2

TS EN 60079-7

“e”

Artırılmış güvenlik

TS EN 60079-18 “ma”/”mb”/”mc”

Kapsül içine alma

TS EN 60079-15

“n”

Kıvılcım çıkarmaz

1/2 0/1/2 Sadece 2

Tablo 2. Sıcaklık Sınıfları

Ekipman Sıcaklık Sınıfı

Ekipman Maksimum Yüzey

Sıcaklığı

< 450

Gaz Veya Buharın Tutşma Sıcaklığı

> 450

< 300

> 300

< 200

> 200

< 135

> 135

< 100

> 100

< 85

> 85

Tablo 3. Gaz Grupları ve Sıcaklık Sınıfları

Sıcaklık Sınıfı

II A

II B

Aseton, Etan, Etiletonet

Amonyak, Benzol(saf) Etanoik asit, Metan

Metan, Metanol, Propan

Hava gazı Acrylnitril

Toluen, Karbon oksit

Etanol

i-amil asetat n-Bütan

Etilen

n-Bütil alkol

Benzin

Dizel yakıt

Uçak yakıtı

Kızgın yağ

n-Hekzan

Asetaldehit Etileter

II C Hidrojen Asetilen

Karbon disülfit

Uygulama açısından zor ve maliyeti yüksek olan borulu (conduit) tesisat, ex-proof bir ekipmana birden fazla kablo girmesi durumunda bazı uygulama kolaylıkları sağlar. Fakat borulu (conduit) bağlantı kullanılacak ise imalatçının ürün kataloğunda belirttiği uyarıları dikkate almak zorunludur. Çünkü katalog değerlerinin dışına çıkıldığında ekipman garanti ettiği ex-proof özellikler dışına çıkar ve güvenlik bozulur. Ayrıca boru veya durdurucu ekipmana doğrudan değil, bir boru rakoru ve nipel yardımı ile bağlanmalıdır.

IEC borulu tesisata karşı çıkmamakla birlikte uygulandığı takdirde uyulması gereken koşullar için IEC 60079-14 Standardı’nda gerekli açıklamaları içermektedir. Borulu bağlantıda ekipman çıkışlarında durdurucu malzeme takılması ve özel reçine (seal compound) ile doldurulması zorunluluktur.

Kablo Girişleri

Tesisatta kullanılacak kablonun seçiminden sonra ex-proof ekipmana bağlantısı, ex-proof özelliği sağlayabilmek için diğer önemli ve tamamlayıcı bir konudur.

Kabloların ekipmana bağlanmasında istenen en önemli özellik; herhangi bir şekilde çekildiklerinde akım ileten canlı kısma çekme yükünün aktarılmamasıdır. Her kablo rakoru bu özelliğe sahip değildir. Ex-proof ekipmanlarda kullanılan ex-proof kablo rakorları için IEC 60079-0’da bu konuda çok uzun açıklamalar vardır ki, tavsiye değil zorunluluktur.

Ex-proof kablo rakorunun seçimi hem kablonun tipi ve boyutu hem de ex-proof ekipmanın bağlantı kutusunun koruma sınıfına göre yapılmak zorundadır. Uygulamacıların karşısına çıkacak önemli bir konu da; ekipmanın “d” tipi, terminal kutusu “e” tipi koruma sınıfında olmasıdır. Bu durumda kablo rakoru “e” tipi korumalı ve kablo tipine (zırhlı/zırhsız) göre seçilmelidir. Bu gibi durumlarda “d” tipi korumadaki patlamaya karşı dayanıklılık üretici tarafından cihaz içinden terminal kutusuna geçişte sağlanmıştır. Ekipmanın “d” tipi koruma olması yanıltmamalıdır.

Kablo girişlerinin önemi ve seçim kriterleri Madde 10.3’te belirtilmiştir:

“Kabloların elektrikli ekipmana bağlantısı, kullanılan kablo türüne uygun kablo rakorları vasıtasıyla gerçekleştirilecek ve ilgili koruma türünün patlamaya karşı koruma bütünlüğünü koruyacaktır. Dişli giriş veya delik boyutu, kablo rakoru ile farklı olduğunda, Tablo 10’a uygun dişli bir adaptör takılmalıdır.” [1]

“e” tipi terminal kutularında kullanılacak klemensler de ATEX sertifikalı ex-proof klemens olmak zorundadır veya terminal kutusu ile birlikte sertifika almış ve kutu içinde hazır montajlı klemensler olmalıdır.

Potansiyel Eşitleme

Burada amaç arıza anında cihazlar arası gerilim oluşmasını önlemek veya en aza indirmektir.

Potansiyel eşitlemesi, tehlikeli alanlarda gereklidir. TN, TT ve IT sistemlerinde, bütün açıktaki ve cihaz dışındaki iletken bölümler bir eş potansiyel kuşaklama sistemine bağlanmalıdır. Kuşaklama sistemine koruyucu iletkenler, metal borular, metal kablo kılıfları, çelik tel zırhlar ve yapıların metal bölümleri dahil olabilir; ancak nötr iletkenleri

dahil edilmemelidir. Bağlantılar, kendinden gevşemeye karşı güvenli olmalıdır.

Açıktaki metal bölümler yeterince güvenli ise ve eş potansiyel kuşaklama sistemine bağlı bir yapı bölümü veya boru sistemine metalik temas ile bağlı ise bunların eş potansiyel kuşaklama sistemine ayrıca bağlanması gerekmez. Yapının veya elektrik tesisinin bir bölümü olmayan cihaz dışı iletken bölümlerin, gerilimin yer değiştirme (örnek olarak kapı ve pencere iskeletlerinde) tehlikesi yoksa eş potansiyel kuşaklama sistemine bağlanması gerekmez.

Potansiyel eşitleme her ne kadar çok önemli bir konu olsa da uygulanmaması gereken koşullar Madde 6.4.1’de belirtilmiştir:

“Madde 6.4.1 Kendinden güvenlikli cihazların metal mahfazalarının cihaz belgelerinde gerekli görülmedikçe veya durgun yükün birikmesini önlemek için eş potansiyel kuşaklama sistemine bağlanmamalıdır. Katodik korumalı tesisler, sistem özel olarak bu amaç için tasarımlanmamış ise, es potansiyel kuşaklama sistemine bağlanmamalıdır. Taşıtlar ve sabit tesisler arasında potansiyel eşitlemesi özel tertibat gerektirebilir. (örnek olarak boru hatlarını bağlayan yalıtkan flanşların olduğu yerlerde).” [1]

Özellikle akaryakıt dolum ve depolama tesislerinde karşımıza çıkan bu durum için özel üretilmiş ex-proof tanker topraklama cihazları vardır. Bu cihaz tankerden veya tankere yakıt transferi başlamadan önce bir topraklama maşası yardımıyla tanker üzerindeki topraklama ucuna bağlanır. Cihaz tanker ile proses arasındaki potansiyel farkı eşitlenince veya belli bir değerin altına inince bir kontak yardımı ile üzerinde yeşil lamba ile uyarı verip, pompa motorunun kumanda devresine de çalıştırma onayı vermektedir.

Sonuç olarak patlayıcı ortam oluşan tesislerin kimler tarafından tasarlanacağı, kimler tarafından projelendirileceği ve kurulumunun yapılacağı güvenlik açısından çok önemlidir. Patlayıcı ortamlardaki elektrik tesisatı farklı olduğu ve özel bir bilgi birikimi gerektirdiğinden konuya ilişkin eğitim almamış bir personelin inisiyatifine bırakmak doğru olmayacaktır. Bu tesisatları projelendirecek ve yapımında çalışacak uygulamacıların ehliyetli olması veya bu konuya ilişkin eğitimi almış olması gerekmektedir.

Kaynaklar

[1] TSE EN 60079-14 Elektriksel Tesislerin Tasarımı, Seçimi ve Monte Edilmesi