Topraklama Ölçümü ve Raporlama

Topraklama, elektrik tesisatındaki metal gövdelerin ve sistemin belirli noktalarının iletken bir yol üzerinden toprakla bağlantısının kurulmasıdır. Bu bağlantı zamanla korozyon, gevşeme, mekanik hasar veya zemindeki nem değişimi nedeniyle zayıflayabilir; üstelik zayıflama, bir arıza ya da kaza yaşanana kadar çoğunlukla fark edilmez. Topraklama ölçümü, bu bağlantının elektriksel değerlerini kalibrasyonlu cihazlarla belirleyen ve sonuçları ilgili yönetmelik ve standartlardaki ölçütlerle karşılaştıran teknik bir kontrol işlemidir. Ölçümün amacı, hata anında akımın insan vücudu yerine bu yolu izleyeceğinin ve koruma cihazlarının zamanında devreye gireceğinin doğrulanmasıdır.

Ölçüm sonunda düzenlenen rapor, tesisin topraklama düzeninin can güvenliği bakımından yeterli olup olmadığını gösteren ve denetimlerde esas alınan teknik bir belgedir. Konutlardan sanayi tesislerine, trafo merkezlerinden güneş enerjisi santrallerine kadar elektrik enerjisi kullanılan her yapıda topraklama bulunur. Kontrolün kapsamı ve sıklığı ise tesisin türüne, şebeke bağlantı biçimine, kullanılan koruma düzenine ve işletme koşullarına göre değişir. Bir apartmanın ortak alan panosu ile çok sayıda makine besleyen bir fabrikanın kontrolü aynı ilkelere dayanır; ancak ölçüm noktası sayısı, ek testler ve raporun ayrıntı düzeyi bakımından birbirinden belirgin biçimde ayrılır.

Topraklama Nedir ve Hangi Unsurlardan Oluşur?

Topraklama, amacına göre iki temel gruba ayrılır. Koruma topraklaması, normalde gerilim altında olmayan metal gövdelerin, pano kapaklarının ve makine şasilerinin toprağa bağlanmasıdır; işletme topraklaması ise transformatörün yıldız noktası gibi, sistemin çalışması için gerekli noktaların topraklanmasını ifade eder. Bir cihazın yalıtımı bozulduğunda metal gövdesi gerilim altına girebilir. Topraklama yolu yeterince düşük dirençliyse hata akımı bu yoldan akar ve sigorta ya da kaçak akım rölesi devreyi kısa sürede keser. Yol zayıfsa gövdede, dokunan kişinin vücudundan toprağa akım geçmesine yol açabilecek tehlikeli bir dokunma gerilimi kalır.

Toprakla elektriksel teması sağlayan iletkenlere topraklayıcı veya elektrot denir. Uygulamada düşey olarak çakılan çubuk elektrotlar, yatay olarak gömülen şerit elektrotlar ve levha elektrotlar kullanılır; yeni yapılarda bina temeline yerleştirilen temel topraklayıcısı, geniş temas yüzeyi ve beton içinde korozyona karşı korunması nedeniyle sıkça tercih edilir. Elektrotlar, topraklama iletkeniyle ana topraklama barasına bağlanır. Bu baradan panolara koruma iletkenleri, su ve ısıtma borularına eş potansiyel bağlantı iletkenleri çıkar. Elektrot ile bara arasındaki ayırma klemensi, ölçüm sırasında bağlantının açılabilmesini sağlar ve erişilebilir bir ölçü kutusunda bulunmalıdır.

Topraklama Kontrolü Ne Zaman Gerekir ve Hangi Mevzuata Dayanır?

Topraklama düzenlerinin kurulması ve ölçülmesine ilişkin temel kurallar Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği ile Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği’nde yer alır; teknik ayrıntılar için TS HD 60364 serisi standartlar esas alınır. Yüksek gerilim tesislerinde Elektrik Kuvvetli Akım Tesisleri Yönetmeliği hükümleri de uygulanır. İş yerleri açısından belirleyici düzenleme ise İş Ekipmanlarının Kullanımında Sağlık ve Güvenlik Şartları Yönetmeliği’dir. Bu yönetmelik, topraklama tesisatının periyodik kontrolünü işverenin yükümlülükleri arasında sayar ve kontrolün yetkili kişilerce yapılıp kayıt altına alınmasını öngörür. Kontrol raporu, iş sağlığı ve güvenliği denetimlerinde ve olası bir kaza incelemesinde başvurulan belgelerin başında gelir.

Periyodik kontrol dışında ölçüm gerektiren durumlar da vardır. Yeni bir tesis işletmeye alınmadan önce ilk ölçüm yapılır ve bu değer sonraki kontroller için başlangıç kaydı olur. Panoların veya besleme hattının değiştirilmesi, güç artışı, yıldırım düşmesi, su baskını, elektrik çarpması ya da elektrik kaynaklı yangın gibi olaylardan sonra ölçüm yenilenir. Bu ihtiyacın temel nedeni, topraklama düzenindeki bozulmanın dışarıdan anlaşılamamasıdır: elektrot toprak altındadır, bağlantılar çoğunlukla kapalı kutularda kalır ve bir kusur ancak hata akımı aktığında, yani zararın oluştuğu anda kendini belli eder.

Topraklama Direnci Nasıl Ölçülür ve Değerlendirilir?

Mevcut bir elektrodun direnci çoğunlukla düşüm potansiyeli yöntemiyle, yaygın adıyla üç kazık yöntemiyle ölçülür. Ayırma klemensi açılarak elektrot tesisattan ayrılır; akım kazığı elektrottan yeterince uzağa, gerilim kazığı ise ikisi arasındaki mesafenin yaklaşık yüzde 62’sine çakılır. Gerilim kazığı yüzde 52 ve yüzde 72 noktalarına kaydırılarak ölçüm tekrarlanır; değerlerin birbirine yakın çıkması, sonucun doğru bölgede alındığını gösterir. Kazık çakılamayan beton alanlarda veya çok sayıda topraklama noktası bulunan tesislerde, bağlantıyı açmadan ölçüm yapan seçici yöntem ya da kapalı bir çevrim gerektiren iki pensli kazıksız yöntem kullanılır.

Bir elektrodun direnci, gömüldüğü toprağın özgül direncine bağlıdır. Ohm metre birimiyle ifade edilen bu değer nemli killi topraklarda düşük, kumlu ve kayalık zeminlerde yüksektir; toprak kurudukça ve donma noktasının altına indikçe de artar. Bu nedenle ölçüm tarihi ve zemin durumu rapora işlenir. Yeni bir topraklama düzeni tasarlanırken özgül direnç Wenner yöntemiyle belirlenir: eşit aralıklarla dizilen dört kazığın dıştakilerinden akım verilir, içtekiler arasındaki gerilim ölçülür. Özgül direnç, ölçülen direnç ile kazık aralığının çarpımının iki pi katıdır; aralık büyütüldükçe daha derin katmanlar hakkında bilgi edinilir.

Tüm tesisler için geçerli tek bir sınır değer yoktur. TT sistemlerde, topraklama direnci ile kaçak akım rölesinin anma açma akımının çarpımının 50 voltu aşmaması aranır; TN sistemlerde ise hata çevrim empedansının koruma cihazını öngörülen sürede açtıracak kadar düşük olması belirleyicidir. Transformatör merkezlerinde adım ve dokunma gerilimleri de hesaba katılır. Bu nedenle topraklama ölçümü, koruma iletkenlerinin en az 200 mA test akımıyla yapılan süreklilik ölçümü, çevrim empedansı ölçümü ve kaçak akım rölesi testleriyle tamamlanır. Kullanılan topraklama megeri ve tesisat test cihazlarının kalibrasyonunun geçerli olması gerekir.

Topraklama Raporunun İçeriği ve Sık Görülen Kusurlar

Çalışma, tesisin tek hat şeması ve önceki raporlar incelenerek ölçüm noktalarının belirlenmesiyle başlar; ardından gözle muayene, ölçümler ve değerlendirme gelir. Rapor; tesisin adı ve adresi, faaliyet türü, şebeke bağlantı biçimi, ölçüm tarihi, hava ve zemin durumu, uygulanan yöntem ve kullanılan cihazların seri numarası ile kalibrasyon bilgilerini içerir. Her ölçüm noktası sahada yeniden bulunabilecek biçimde adlandırılır; ölçülen değer, o nokta için geçerli sınır değer ve uygunluk kararı birlikte gösterilir; uygun bulunmayan noktalar için önerilen düzeltmeler de açıklanır. Belge, ölçümü yapan elektrik mühendisinin oda kayıt bilgileri ve imzasıyla tamamlanır.

Raporlarda en sık yer alan bulgular bağlantı noktalarıyla ilgilidir. Nem alan ölçü kutularında oksitlenmiş klemensler, gevşemiş cıvatalar ve farklı metallerin temasından doğan korozyon, elektrot sağlam olsa bile toplam direnci yükseltir; ayırma klemensinin beton döküm altında kalması ise ölçümü zorlaştırır. Tesisat tarafında koruma iletkeninin bazı prizlere hiç bağlanmamış olması, nötr ile koruma iletkeninin yanlış noktada birleştirilmesi, sonradan eklenen hatlarda koruma iletkeninin unutulması, eş potansiyel bağlantı eksikliği ve test edildiğinde açmayan kaçak akım röleleri de sık karşılaşılan kusurlardır. Bu kusurların çoğu gözle fark edilmez ve ancak ölçümle ortaya çıkar.

Rapor uygun olmayan bir sonuç içerdiğinde düzeltme yöntemi kusurun kaynağına göre seçilir. Bağlantı kaynaklı yüksek değerlerde klemenslerin temizlenmesi, sıkılması veya yenilenmesi çoğu zaman yeterlidir. Elektrodun kendisi yetersizse ek çubuk elektrotlar çakılır, daha derin katmanlara ulaşan uzatmalı kazıklar kullanılır ya da elektrotlar şerit iletkenle birbirine bağlanarak bir topraklama ağı oluşturulur; özgül direnci yüksek zeminlerde elektrot çevresine toprak iyileştirici malzemeler de uygulanabilir. Yapılan iyileştirmenin, toprağın kuruduğu dönemlerde de yeterli kalacak biçimde boyutlandırılması gerekir. Düzeltmenin ardından ilgili noktalar yeniden ölçülür ve rapor yeni değerlerle güncellenir.