Kaçak Akım Rölesi Seçimi Nasıl Yapılır?

Kaçak Akım Röleleri ile ilgili en büyük problem çok fazla gereksiz açma yapmalarıdır. Bu sebeple Kaçak Akım Rölesi kullanımından, teknik ekipler tarafından mümkün olduğunca kaçınmaya çalışılıyor. Kaçak Akım Rölesi’nin gereksiz açma yapmasının en önemli sebebi yanlış Kaçak Akım Rölesi kullanımıdır. 

Kaçak Akım Röleleri, kullanım yerlerine göre, üzerinden geçen yükün özelliğine göre çeşitli tiplerde üretilmektedir. Her yerde kullanılabilen tek tip Kaçak Akım Rölesi yoktur.

Kaçak Akım Röleleri, Faz’dan geçen ve Nötr’den dönen akımları karşılaştırarak Röle’nin sınır değeri (30 mA – 300 Ma ) üzerinde bir fark olması halinde devreyi çok hızlı ( 0 – 400 ms )açmak üzere tasarlanmış mekanik koruma elemanlarıdır. AC-DC akım dönüşümlerinin olduğu, elektronik devrelerin bulunduğu sistemlerde AC-DC dönüşümlerinde ve frekans değişimlerinde, harmoniklerde akım kayıpları meydana gelir ve Kaçak Akım Rölesinin gereksiz atmasına ve sistemin durmasına sebep olurlar. Bu gibi açmalara sebebiyet vermemek için üreticiler farklı isimlerde, serilerde Kaçak Akım Röleleri üretmişlerdir, ancak hem ürün tanıtımlarının yetersiz olması hem ilk kurulum anında herhangi bir sıkıntı olmadan her çeşitte Kaçak Akım Rölesi kullanılabilmesi sebebiyle uygun olmayan Kaçak Akım Rölesi Tipleri kullanılmaktadır. Sonrasında Kaçak Akım Rölesi açma yapınca maalesef çözüm olarak çoğunlukla Kaçak Akım Rölesi devre dışı bırakılarak çözüme gidiliyor. Kaçak Akım Rölesi tipini değişmek yerine, Kaçak Akım Rölesi devre dışı bırakılarak elektrik çarpmalarına karşı korumasız hale geliyoruz.

Kaçak Akım Röleleri sektörde iki farklı şekilde biliniyor; 

1- İnsan Koruma (30 mA)

2- Yangın Koruma (300 mA) veya sistemin Kaçak Akım durumuna göre Toroid Röle ( 0,5-1-2-3-4-5 A)

İnsan korunmak istenen her yerde 30 mA Röle kullanılmak zorunda değil, elektriksel koruma iki şekilde sağlanabilir. Akımı sınırlayarak (0-0,05 A) ya da gerilimi 50 V ile sınırlayarak. Kaçak Akımların yüksek olabileceği sistemlerde 300 mA röle kullanarak insanı da koruyabilirsiniz, yangından da korunabilirsiniz. Örneğin 40 mA sabit sistem Kaçak Akım’ı ( Leakage Current ) olan tesiste 30 mA Kaçak Akım Rölesi kullanılması mümkün değil. Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği’ne göre 300 mA Kaçak Akım Rölesi kullanılan tesis bölümlerinde topraklama direnç değeri 166 ohm’un altında ise (EMO EİTTY göre 80 ohm kabul ediliyor) Elektriksel Korunma sağlanmıştır ve yeterlidir. 

Kaçak Akımların çok fazla olduğu işletmelerde, Ana ya da Tali Panolarda Toroid Akım Trafoları kullanılıyor. Toroid Akım Trafoları 30 A’e kadar ayarlanabiliyor. 30 A çok yüksek bir akım değeri ancak önceki paragrafta da belirttiğimiz gibi Elektrikten Korunma, Akımı ya da Gerilimi sınırlayarak sağlanabilir. 30 Ampere ayarlı Toroid bulunan tesislerde topraklama direnç değerinin 1,6 ohm altında olması halinde yine koruma sağlanacaktır. Ancak Topraklama direnç değerleri yıl içinde değişebileceği için 30 Amper altına sınırlayarak koruma sağlamak daha güvenli olacaktır.

Hata Algılama Tipi Seçimi

Kaçak Akım Rölelerinde 4 temel hata algılama tipi vardır; AC Tipi, A Tipi, F Tipi, B Tipi 

EC/ EN 61008 ve IEC/ EN 610091 standartları ile uyumlu olan AC tipi veya A tipi kaçak akım koruma röleleri, ev ve benzeri türü çoğu uygulamada kullanılır. Bununla birlikte, tüketici aletlerinde güç elektroniği teknolojilerinin kullanımının artması, toprak bağlantısı olan tüketici aletlerinde hata ve hata olmayan durumlarda yüksek DC bileşeni ve/veya yüksek frekanslı dalga şekillerine sahip kaçak akımlara yol açabilir. Bu akımlar, A tipi veya AC tipi kaçak akım koruma röleleri için uygun değildir ve onların doğru çalışmasını engeller. A tipi kaçak akım koruma röleleri 6 mA doğru akıma kadar kaçak akıma bağışıklıdır. 6mA üzerinde kaçak akım durumunda, A Tipi devre kesicilerin doğru çalışması garanti edilmez.

Farklı durumlarda A Tipi veya AC tipi kaçak akım devre kesicilerin aşağıdaki eksiklikleri mevcuttur;

• Yüksek DC bileşen veya yüksek frekanslı akımlar üreten ekipmanların, toprak hatası durumunda, kaçak akım devre kesici duyarsızlaştığında düzgün açma olmayabilir (koruma yapılamaması, gecikmeli veya aşırı kaçak akım değerleri)

• Aynı kaçak akım koruma rölesi ile çalışan başka bir devre üzerinde bir hata durumunda kaçak akım devre kesici duyarsızlaştığında düzgün açma olmayabilir. (Bu hata akımı sinüzoidal alternatif bir şekle sahip olsa bile)

• Hata olmadığında parazitlerden dolayı istenmeyen açma

Bu problemleri çözmek için, 1990’larda B tipi kaçak akım koruma röleleri piyasaya sürüldü. IEC 62423 ürün standardının ilk basımı 2007 yılına dayanmaktadır (ve son yıllarda A tipi ve B tipi kaçak akım koruma röleleri arasındaki ara özelliklere sahip F tipi kaçak akım koruma röleleri piyasaya sürüldü). B Tipi KAKR ürün standardı onay aşamasında olduğundan, ilgili ürünleri de kapsayan kaçak akım koruma rölelerinin genel özelliklerini içeren IEC 60755 Teknik Raporu referans olarak kabul edilmektedir.

2013 yılında IEC EN 62423 standardının birkaç ufak değişiklikle birlikte ikinci sürümünün yayımlanması ile (Ev tipi ya da benzer tesisler için, aşırı akım korumalı veya korumasız, F tipi ve B tipi kaçak akım koruma röleleri) ev ve benzeri kullanımlar için B tipi kaçak akım koruma röleleri standardının gelişimi bir sonuca ulaşmış oldu. Bu ikinci sürüm B tipi akım röleleri için gerekli bazı küçük değişiklikler içerir. Ek olarak, daha önce tanımlanmamış bipolar B tipi ve F tipi kaçak akım koruma r ölelerini içerir.

IEC/EN 62423 son sürümüne uygun olan B tipi kaçak akım koruma röleleri, B tipi kaçak akım koruma röleleri için tanımlanan, grafik gösterimi ‘t’ olarak adlandırılan, çeşitli kaçak akım formları ile şekil 1’deki sembol ile ürün üzerine işaretlenir. IEC/EN 62423 standardının, A tipi kaçak akım koruma röleleri için belirtilen standartlara ek olarak, gereksinimleri ve testleri içeren IEC/ EN 61008 standardı veya IEC/EN 61009 standardı ile birlikte değerlendirilmesi gerekir. Bu standartlara, sadece endüstriyel uygulamalar için, IEC/EN 60947-2 standardı da eklenmelidir.

Açma Tipi Seçimi 

Kaçak Akım Röleleri iki tip açma tepkisi – açma gecikmesi gösterirler; 

1 – Ani Açma (K Tipi) 

2 – Gecikmeli – Selektif Açma seçici (S-R Tipi) 

Kullandığımız Kaçak Akım Rölelerinin geneli K Tipi Ani Açma yapan tipteki rölelerdir ve ani açma yaparlar ( 30 mA için 15-30 ms / 300 mA için 15 – 150 ms gibi) Bu tipteki Kaçak Akım Röleleri Frekans değişimlerinde, yıldırım darbelerinde, şebeke kaynaklı gerilim darbelerinde vb ani açma yaparak sistemi gereksiz kesintiye uğratabilir. Ya da son kullanıcı noktasını ve dağıtım panosunu aynı ani açma tipli Kaçak Akım Röleleri ile dizayn edilirse, son kullanıcı noktasında hata olması durumunda hem son kullanıcı noktasındaki Kaçak Akım Rölesi hem Dağıtım Panosundaki 30 ya da 300 mA lik Kaçak Akım Röleleri açma yapabilir, bu da hata olmayan noktalarda gereksiz elektrik kesintisine sebep olur ve problemler oluşturabilir. Bu gibi durumların önüne geçmek için S-R Tipi Kaçak Akım Rölesi kullanılarak hem koruma sağlanmış olur hem de gereksiz açmaların önüne geçilmiş olur.

Kaçak Akım Rölesi seçimleri için sistem dizaynı yapılırken beslenecek noktalarda hangi yüklerin olacağı belirlenip buna göre ihtiyaçlar ve seçicilik kriterlerine göre sistem dizayn edilmelidir.

İşletmenize veya binanıza uygun kaçak akım koruma anahtarı seçimini 5 adımda özetlemek gerekirse..

1.Adım

Kaçak akım koruma anahtarı seçimi için 1. adım işletmenize uygun kaçak akım koruma modeli seçmektir.

* Kaçak Akım Koruma Anahtarı

* Toroid akım trafosu ile kaçak akım algılama

* Kaçak akım korumalı sigorta

* Kaçak akım korumalı kompakt şalter

* Sigortalar için yana montaj kaçak akım blokları

* Kompakt şalterler için yana veya alta montaj kaçak akım blokları

2.Adım

Kaçak akım koruma anahtarı seçimi için 2. adım işletmenize uygun kaçak akım koruma hassasiyetini belirlemektir.

10 mA ,30 mA, 100 mA ,300 mA , 500 mA, 1 A , 2 A , 3A gibi

3.Adım

Kaçak akım koruma anahtarı seçimi için 3. adım ise uygun tip kaçak akım seçimidir.

AC tipi (Alternatif akımda kullanılır) 

A tipi ( Hem Alternatif hemde doğru akımının birlikte kullanıldığı tesisatlarda kullanılır) Özellikle yeni nesil asansör veya UPS hatlarında DC akım kaynaklı gereksiz kaçak akım açmaları olur işte bu durumda A tipi kaçak akımlar DC akımı analiz eder ve gereksiz açma yapılması önlenmiş olur.

B tipi  ( Hem Alternatif hemde doğru akımının birlikte kullanıldığı ve zor çevre şartlarının bulunduğu tesisatlarda kullanılır ) A tipi ile aynı teknik özellik vardır DC akımı analiz edebilir ve IP koruması daha yüksektir. Zor çevresel etkilerin olduğu alanlar içindir ( örnek imalathaneler gibi ) ..B tipi Kaçak Akım Rölesi TEKNİK DOKÜMAN İÇİN TIKLAYINIZ

SI Gecikmeli tip ( Kaçak akım açma sınırına geldiği anda hemen açma yapmaz yaklaşık 1sn gecikme ile açma sağlar. Bu durum selektivide gerektiren uygulamalar için ideal çözümdür) Örnek daire içindeki kaçak akımda sayaç panosundaki kaçak akım atması olayı yaşanması durumda sayaç panosunda S tipi gecikmeli kaçak akım konulması gereklidir. Böylelikle kaçak akım anınında her zaman öndeki yani daire içindeki kaçak akım açacaktır.

4.ADIM

Kaçak akım koruma anahtarı seçimi için 4. adım standartlara uygun kaçak akım rölesi seçimidir.

IEC 61008-1 ve TS EN 61008-1: 2013 Standartlara uygun ve gerekli kalite belgelerine sahip aynı zamanda elektromekanik tip kaçak akım tercih edilmelidir. Elektromekanik tip kaçak akım kullanılması yasal olarak da zorunludur. Çünkü elektromekanik tip kaçak akımlar faz veya nötr hattı kopsa da her durumda korumayı garanti eder.

5.Adım

Kaçak akım koruma anahtarı seçimi için 5. Adım ise Nominal akım değeri (In) uygun Kaçak Akım Rölesi Seçimidir.

Kaçak akım koruma röleleri herhangi bir termik veya manyetik koruma yapmazlar. Ancak nominal olarak üzerinden akacak olan akıma göre seçilmelidir. Kendinden önceki devre kesicinin izin verdiği nominal akımı taşıyabilecek kapasitede seçilmelidir.

Bir başka ifade ile kendinden önceki devre kesici ile en az aynı nominal akım değerine sahip olmalıdır. Hatta kaçak akım koruma anahtarının nominal akım değeri sigortanın üstünde tercih edilebilir şöyle ki 32A bir sigortanın olduğu hatta 40A kaçak akım koruma anahtarı koymanın hiçbir zararı yoktur. 32A bir sigortanın olduğu hatta 25A kaçak akım koruma anahtarı konmaz..

KAÇAK AKIM SEÇİM TABLOSU İÇİN TIKLAYINIZ

Sanayi Ortamında Karşılaştığımız Hatalar
TT sistemin (Toprak ve Nötr hattının ayrı olduğu ve tesisatın hiçbir yerinde birleşmediği ) doğru şekilde uygulandığı her yerde mutlaka kaçak akım rölesi çalışır şekilde kullanılabilir. Ancak Nötr hattının yanlış kullanılmasından kaynaklı kaçak akım röleleri atacaktır.

** Sanayide kullanılan 3 fazlı makinaların büyük bölümü nötr hattına ihtiyaç duymadan çalışır ve orjinal kabloları 3 faz + toprak olmak üzere 4 iletkenlidir. Malesef tecrübeli olmayan elektrikçiler bu 4. cü olan iletkeni nötr bağlantı olarak zannedip, panolarda nötr barasına bağlamaktadırlar. Bu yanlış bağlantı sonucu nötr hattı makinanın gövdesine bağlanmış olup, makinanın ayaklarıda metal ise betona yada toprağa kaçak vermek suretiyle kaçak akım rölelerinin atmasına sebep olmaktadır.

** Elektrikçilerin yaptığı bir diğer yanlış ise, 3 fazlı ( 4 delikli ) prizlerin ortalarındaki kontağa nötr hattını ezbere bağlamalarıdır. Halbuki 3 fazlı makinaların büyük bölümünde nötr ihtiyacı olmayıp, orjinal 3 fazlı ( 4 uçlu ) kablo fişlerindeki ortadaki uç, prizden topraklama yerine nötr hattını makinanın gövdesine taşımaktadır. Prizdeki bu yanlış bağlantı makina üzerinden zemine kaçak verip, kaçak akım rölesinin atmasına sebep olmaktadır.

** Sanayide 3 fazlı ( 4 delikli ) prizler , o prize hangi cihaz bağlanacak ise o cihazın ihtiyaç duyduğu 4. hatta göre , prizin ortasındaki kontak nötr yada topraklama bağlanmalıdır. Eğer nötr ihtiyacı duyan bir makina ise, 5. ci iletken olarak hariçten koruma amaçlı topraklama çekilmesi ve makina gövdesine bağlanması uygun olacaktır.

** 3 faz + nötr ve koruma amaçlı topraklama ihtiyacı duyan makinalarda ise 5 iletkenli kabloların kullanılmalarını önermekteyiz. bu 5 iletkenli kabloların enerji aldıkları prizlerin ise 5 delikli 3 faz + nötr + topraklama olan prizler ile revize edilmelerini ve yanlış bağlantı olmadan düzenli bir kablo bağlantısı olmasını önermekteyiz.

** Avrupa da özellikle Almanya da TN sistem ( toprak ve nötr birleşik ) kullanılmaktadır. Dolayısıyla üretilen çoğu makinalarında nötr hattından gövdeye makina üzerinde atlama yapılmıştır. Bunun gibi durumlarda nötr hattından gövdeye atlanmış olan kabloyu kesmek yada ayırmak gerekmektedir.

** Problemlerin büyük bölümü nötr hattının topraklama ile bir şekilde birleşmesi yada makina üzerinden zemin ile temas edip kaçak vermesidir. Önemli olan şey nötr hattının doğru kullanımıdır.

** Elektriğin baş düşmanlarından ikisi toz ve nem’dir. Sanayide makinaların elektrik bağlantılarında çok fazla toz vb maddelerin olduğuna tanık oluyoruz. Elektrik kontağından bu tozlar üzerinden kılcal kaçaklar olabilmektedir. Aynı şekilde nemlenmiş ve ıslak olan panolar yada makina içerisinde elektrik bağlantılarını görmekteyiz. Bunlarda ciddi kaçaklara neden olabilmektedirler. Bu nedenle panolar ve makina elektrik bağlantılarını olabildiğince toz ve nemden uzak tutmak önemlidir.

Peki hatalar nasıl tespit edilebilir ?

** Yukarıdaki bahsettiğimiz kaçak akım rölesinin atmasına sebep olan nedenleri pano ve makina elektrik bağlantılarını kontrol ederek bulabiliriz.

** Öncelikle 3 fazlı makina nötr ihtiyacı duyuyormu bunu tespit edip, ona göre kabloların pano ve makina bağlantıları kontrol edilmelidir.

** Makina nötr ihtiyacı duyuyor ve nötr hattı makinanın nötr kontağına giriyor ise bu nötr hattından gövdeye temas var mı bunu kontrol etmek gerekir. Bunun için multimetre ile kısa devre testi yapılabilir. bir ucu nötr, bir ucu gövdeye temas ederek multimetre üzerinden bağlantı olup, olmadığı tespit edilebilir.

** Kaçak akım röleleri üzerinde test butonları olmaktadır. düzenli olarak testleri yapılarak kaçak akım rölelerinin çalışır oldukları test edilmelidir. bazen düşük akım taşıma kapasiteli kaçak akım röleleri kullanıldığında (25 A 30 mA ) üzerinden fazla akım geçtiğinde zorlamadan kaynaklı kaçak akım rölesinin arızalanmasına sebep olabilmektedir.

** Profesyonel cihazlar ile makina ve kabloları üzerinden kaçak akımların değerleri okunup, tespit yapılabilir.

TN sistemde kaçak akım rölesi kullanılabilir mi?

TN sistemler topraklama ve nötr hatlarının birleştiği ya da nötr hattının topraklama niyetine kullanıldığı sistemlerdir. TN sistemler TN-S ve TN-C olarak kullanılmaktadır.
1) TN-S sistemler panoda topraklama ve nötr hatlarının birleştiği ancak birleştikten sonra ayrı ayrı dağıldığı sistemlerdir. Bu sistemlerde pano girişinde kaçak akım rölesi kullanılması mümkün değildir. Ancak panodan enerji çıkışlarının başında kaçak akım röleleri kullanılabilmektedir.
2) TN-C sistemler ise son noktada ( prizde veya makina üzerinde ) topraklama ve nötr hatlarının birleşmesi yada nötr hattının topraklama amacıylada kullanılmasıyla oluşmaktadır. Bu durumda topraklama ve nötr hatları birleşik olduğundan dolayı nötrden toprağa kaçak oluşmaktadır ve kaçak akım rölelerini tutturmamaktadır. TN-C bağlantıların olduğu yerde bir önceki panolarda kaçak akım rölelerinin çalışması mümkün değildir. Bu nedenle bu TN-C bağlantı sistemini tavsiye etmemekteyiz.

Kaynaklar;

** www.voltimum.com.tr

** www.arslanproje .net

** www.altenerji.com

** ABB Ürün kataloğu

Mustafa Fazlıoğlu

Mustafa FAZLIOĞLU;1990 yılı İ.T.Ü Elektrik Mühendisliği Mezunu. Mustafa FAZLIOĞLU 1990 yılından beridir Elektrik Mühendisliğinin yanısıra Teknik Medya’da faaliyet göstermektedir. www.elektrikhaber.com , www.mustafafazlioglu.com.tr, www.guneshaber.net, www.otomasyonhaber.net haber portalları bir Mustafa Fazlıoğlu yapımıdır......

Next Post

Topraklama ölçümü, raporlama ve değerlendirme

Sal Mar 24 , 2020
Bu yazıda toprak direnç ölçümleri yapılırken nelere dikkat edilmesi gerektiği ve bulunan sonuçların değerlendirme şekli konu edilmiştir. Ölçüm talebinde bulunanlar büyük ölçüde bina direnci ne kadar küçük ise elektrik çarpması olayının böylece önleneceği düşüncesindedirler. Bu düşünce hatalıdır. O halde ölçümden beklenen elektrik çarpmasının önlenmesi için bina topraklama direnci ölçüldükten sonra […]