Elektrik Topraklaması Nedir?

Hayatın neredeyse her alanında kullanılan elektrik, zaman zaman insan hayatı açısından tehlikelere yol açabilir. Elektrik kaynaklı istenmeyen durumların önüne geçilmesi için çeşitli önlemler alınır. Bu amaçla alınan en etkili önlemlerden biri de topraklamadır.

Topraklama yönteminde tesisatın gerilim altında olmayan tüm kısımları, uygun iletken maddeler seçilerek bir toprak kitlesinin içine yerleştirilen başka bir iletkene bağlanır. Bu yöntemin amacı elektrikle çalışan cihazları kullanan kişilerin can güvenliğini sağlamak ve cihazların zarar görmesini engellemektir.

Topraklama sayesinde işletme akım devresinin bir kısmı ile toprak arasında iletken bir bağlantı kurulur. Güvenli ve sağlıklı yaşam koşulları sağlamak için elektrikli makinelerin gövdeleri, borularının madeni kısımları, kurşunlu kabloların kurşundan kılıfları ve metal tüm bölümler topraklanmalıdır. 

Topraklama nedir, nasıl yapılır ve topraklama hakkında bilinmesi gerekenleri öğrenmek için yazımızın devamını okuyabilirsiniz.

Topraklama Nedir?

Topraklama, elektrikle çalışan makinelerin gerilim altında olmayan metal parçalarının bir iletken aracılığıyla toprakla birleştirilmesine denir. Bu uygulamanın amacı, makinelerde meydana gelebilecek kısa devre gibi bir hata akımı olması durumunda insan vücuduna geçecek akımı minimum seviyede tutmaktır. Aynı zamanda topraklama ile devredeki koruma cihazlarının da çalışması sağlanır. Böylece arızalı kısım hızlı bir şekilde devre dışı olur. 

İnsan hayatının korunmasını sağlamasının yanı sıra topraklamanın en önemli faydalarından bir diğeri de makinelerin hasar almasının önüne geçerek devamlılığa olanak tanımasıdır.

Bu sayede cihazda oluşabilecek fazla elektrik akımı, direnci son derece az olan toprak hattı ile toprağa iletilerek cihaza dokunan kişilerin zarar görme riski ortadan kaldırılmış olur.

• Topraklama Yapılmaması Durumunda Karşılaşılabilecek Sorunlar

Elektrik enerjisi, hayatın pek çok farklı alanında işleri kolaylaştırsa da yalıtımın uygun şekilde yapılmaması halinde hem insanlar hem de diğer canlılar için tehlike oluşturabilir.

Bu tehlikelerden ilki elektrik çarpmasıdır. Vücutta iki ayrı bölgenin farklı elektrik yüklerine sahip olması ve bunların üzerinden akım geçmesi sonucunda elektrik çarpması gerçekleşir. 

Elektrik çarpması sonucunda meydana gelen kazalar, etkileri açısından üçe ayrılır:

• Sinirler, adaleler ve kalbi etkileyebilir.
• Isınma ve ark nedeniyle yanmalar görülebilir.
• Korkudan dolayı düşme veya çarpma sonucunda çeşitli yaralanmalar oluşabilir.

Topraklama Çeşitleri Nelerdir?

Farklı amaçlar için farklı topraklama çeşitleri uygulanabilir:

• Koruma Topraklaması

Tehlikeli dokunma gerilimlerine karşı kişileri korumak amacıyla yapılır. Binada bulunan makinelerin normal şartlarda gerilim altında olmayan metal parçaları topraklanır.

Örneğin çamaşır makinesi kazanı üzerinden akım geçen bir motor ile döner. Motorla birlikte üzerinden akım geçen tüm parçalar aktif kısım şeklinde adlandırılır. Kazan ile dış gövde de iletken olmasına rağmen normal şartlarda bu parçaların üzerinden akım geçmediğinden bunlar da pasif kısımlardır. Zaman zaman istenmeyen durumlar oluşarak pasif kısımların elektriklendiği görülebilir. Böyle bir durumda ise bu noktalara dokunan kişiler için hayati bir risk oluşur. Bunların önüne geçmek için koruma topraklaması yapılır.

• İşletme Topraklaması

İşletmede bulunan cihazlardan elektrikle çalışanların normal şartlarda gerilim altında olan parçalarının topraklanmasıdır. Bu yöntemde amaç işletme akım devresinin normal şekilde işletilmesidir. Bir şebekenin normal işletilmesi halinde nötr noktasının toprağa karşı gerilimi sıfır olarak kabul edilir.

Ancak kısa devre meydana geldiğinde nötr noktası topraklanmamışsa yalıtım açısından istenmeyen durumlar oluşur. Bunu önlemek için ise nötr noktasının topraklanması gerekir. Buna ek olarak topraklama sayesinde şebeke için sabit potansiyeli bulunan bir nokta elde edilir. Olası geçici aşırı gerilimler de bu sayede önlenmiş olur.

• Fonksiyon Topraklaması

İşletmelerde işletme elemanın istenilen işlevi yerine getirebilmesi için yapılır. Raylı sistem topraklaması veya yıldırıma karşı koruma sağlamak amacıyla yapılan topraklamalar fonksiyon topraklamasına örnek olarak verilebilir.

Örneğin binaların en yüksek noktalarına konumlandırılan paratonerler için yapılan topraklama çeşidi bu kapsama girer.

• Yıldırım Topraklaması

Elektrik tesislerinde yıldırım düşme ihtimaline karşı koruma sağlamak için cihazları yüksek gerilimden koruyan parafudr’ların topraklama uçları ve açık hava tesislerinde bu ihtimalin olduğu tüm madeni kısımlar topraklanır.

Bu kısımlara hava hatlarının koruma iletkenleri, madeni veya beton direkler örnek verilebilir. Yıldırım topraklaması da aslında bir tür koruma topraklaması sayılır.

Bu topraklamada amaç, elektrik düşmesinin yol açacağı yüksek gerilimin işletmedeki ekipmanlara ve ekipmanları kullanan kişilere zarar vermeden toprağa iletilmesini sağlamaktır. Bu sayede binaya düşen yıldırım insan hayatına zarar vermeden toprağa atılır ve zararsız hâle gelmiş olur. 

Topraklama Neden Çok Önemlidir? Topraklama Olmazsa Ne Olur?

Tüm işletmelerde hata akımlarının izleyeceği doğru şekilde tasarlanmış ve düzenli olarak bakımı yapılan bir topraklama sistemi bulunması gerekir.

Topraklama yapılmadığı takdirde maddi zararlar olabileceği gibi meydana gelen kazalar insan hayatını da ciddi şekilde etkileyebilir. Aynı şekilde zayıf bir topraklama büyük zararlar doğurabilir.

Topraklama sistemi; panolar, cihazlar ve makinelerin belirli noktaları ile toprak elektrodu arasında iletken bir bağlantı kurmaktır. Toprak elektrodu diğer adıyla topraklayıcı, iletken bir parça olduğundan gömülür ve bu sayede toprak ile elektriksel bir bağlantı oluşturulmuş olur. 

Böylece cihazlar ve toprak arasında gerçekleştirilen bu iletken bağlantı ile cihaz gövdesi topraklanarak cihazlarda oluşabilecek yalıtım arızalarının önüne geçilir.

Topraklama sayesinde olası bir hata akımı direkt olarak toprağa akar. Ancak herhangi bir topraklama yapılmadığı takdirde hata akımı doğrudan arızalanan cihaza dokunan kişilere geçer.

Topraklama uygun şekilde yapılmadığında ise cihaz ve makinelerin arızalanması riskinin yanı sıra elektrik çarpması tehlikesi de artar. Bunlara ek olarak ekipmanlar hata verebilir, istenmeyen gerilim ve akım değişiklikleri yaşanabilir veya güç faktörü sorunları görülebilir.

Topraklama sistemi, hata akımını bir iletken yardımıyla toprağa iletir. İyi bir topraklama sistemi sadece güvenliği sağlamaz aynı zamanda hem topraklama tesisinin hem de ekipmanların görebileceği hasarlar ile yangınların da engellenmesine yardımcı olur. 

Doğru yapılmış bir topraklama sistemi ile kaçak akımların toprağa güvenli bir şekilde iletilmesi sağlanır. Ek olarak otomatik bir sigorta sistemi dahil edilirse elektriğin güvenli bir şekilde kesilmesine de imkân verilir.

Otomatik sigorta sistemi, elektrik tesisatı olan her yerde kullanılabilir. Otomatik olarak çalışan bu sistem, aşırı akım ya da kısa devre olması gibi bir durumda koruma sağlar. Diğer bir deyişle hem insan hayatını hem de cihaz ve yatırımları korumak açısından topraklama ciddi bir öneme sahiptir.

Düzgün bir topraklama sistemi sayesinde ekipmanların güvenilirliği artırılırken yıldırım veya hata akımları gibi nedenlerle oluşabilecek zararlar da minimuma indirilir.

Elektrik kaynaklı yangınlar, her yıl büyük maddi zararlarla yol açar. Buna ek olarak personel kaybı yaşanabileceği için çalışma verimi de düşmüş olur.

• Topraklama Yapılması Elektrikten Tasarruf Sağlar mı? 

Topraklama uygulaması, elektrikten tasarruf etmeyi sağlamaz. Makinelerin çalışması için lazım olan elektrik akımı toprak hattından bağımsızdır. Dolayısıyla elektrik kaçakları toprak hattı ile engellenmez. Sadece kaçak akım toprağa iletilerek güvenlik sağlanır.

• Topraklama Yapılması Elektrik Arızalarını Önler mi?

Topraklama yapmak pek çok farklı olası elektrik arızasının önüne geçilmesine yardımcı olur. Cihazlardan birinde meydana gelen elektrik kaçağı, cihazda arıza ve yangına neden olabileceği gibi yakındaki diğer elektronik cihazları da etkileyebilir. Yalnızca kaçağın görüldüğü cihazda değil, diğerlerinde de arıza başlayabilir. Bu gibi durumlarda ciddi sonuçlar oluşabilir.

Topraklama sisteminin uygulanması ise böylesi durumların yaşanma ihtimalini en aza indirir. Bu sistem sayesinde kısa devreden elektrik kaçağına, ani kontaktan elektrik arızalarına kadar pek çok farklı tehlikeli durumun önüne geçilir. Böylece hayati ve maddi birçok risk azaltılırken ekipmanların ömrü de uzatılır.

Topraklama Olup Olmadığı Nasıl Anlaşılır?

Evlerde topraklama olup olmadığının anlaşılması aslında son derece kolaydır. Kontrol kalemi yardımıyla bu işlem kısa sürede yapılabilir.

Bir kontrol kalemi ile evdeki tüm prizleri kontrol ederek bir sorun olup olmadığını öğrenebilirsiniz. 

İşleme başlamadan önce güvenliği sağlamak amacıyla sigorta kutusundan elektrik kapatılarak yalıtkan eldivenler giyilmesi gerekir.

Daha sonra evdeki tüm prizlerin deliklerine kontrol kalemi sokularak test edilir. Eğer elektriği kapattığınız halde kalemin ışığı yanarsa elektrik kaçağı olduğunu anlayabilirsiniz. 

Topraklama Nasıl Yapılır?

Topraklama uygulamasından önce mutlaka güvenlik tedbirlerinin alınması gerekir. Elektrik sigortası şalterlerinin kapatılması, kontrol kaleminin hazır bulundurulması ve yalıtkan eldivenlerin takılması bu tedbirler arasındadır. Topraklama yapmak için ayrıca çubuk elektrotlara ihtiyaç vardır.

Öncelikle topraklama yapılacak alana uygun özelliklere sahip birkaç bakır çubuk alınır. Bakır çubukların üzerine kablolar iyi bir şekilde bağlanır. Topraklamanın yapılacağı binanın zemininde gereken derinlikte çukurlar kazılır. Daha sonra kabloların bağlandığı bakır çubuklar bu çukurlara aralarında yerleştirilir.

Sistemin direncinin düşürülmesi amacıyla özel toprak karışımı ile çukur doldurulur. Binadan gelen topraklama kabloları bu sisteme entegre edilir. Eğer binada halihazırda bir topraklama hattı bulunmuyorsa sistem her daireye kadar çekilir. 

• Topraklama Ölçüm Değeri Ne Olmalıdır?

Toprağın direnci, ohmmetre ile ifade edilir. Ölçümleme sayesinde toprağın elektrik akımını nasıl ilettiği hakkında bilgi edinmek mümkün hâle gelir. Birim kesit alanı ile birim uzunluğu bulunan bir iletkenin elektrik direnci, özgül direnç olarak adlandırılır. Özgül direnç ne kadar düşük olursa gereken topraklama elektrodu direnci de o oranda düşük olur.

Toprağın özgül direnci hem bölgeye hem de toprağın cinsine göre değişiklik gösterebilir. Bunun nedeni özgül direnç üzerinde nem ve sıcaklığın etkili olmasıdır. Don ve kuraklık gibi hava olayları direnci artırır. Dolayısıyla toprağın özgül direnci mevsime ya da ölçümleme zamanına göre de değişebilir. 

Sıcaklık ve nem seviyesi toprağın altına gittikçe daha stabil hale gelir. Bu nedenle mevsimsel etkileri azaltmak amacıyla daha derinlerden ölçüm yapılması gerekir. Bunun için de ölçüm çubukları olabildiğince derinlere gömülmelidir.

Toprak türüne göre topraklayıcıların direnç değerleri değişir. Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği Ek-K’de farklı toprak cinslerinin özgül direnç değerleri aşağıdaki şekilde belirtilmiştir: 

Topraklama ölçümlemesi yapmak, büyük inşaat alanlarında ya da fabrika gibi yerlerde topraklama elektrot seçimi ile pozisyonlaması hakkında önemli bilgiler edinilmesini sağlar.

Toprağın özgül direncinin ölçülmesi sonucunda aşağıdaki bilgiler öğrenilebilir:

• Binalar inşa edilmeden önce yer tespiti, topraklama elektrodu ve topraklama tipi seçimleri yapılabilir.
• Toprak elektrodu ile topraklama sisteminin teknik özellikleri belirlenebilir.
• Toprak direnci tespit edilerek mekân için gerekli olan topraklama sistemi maliyetleri de optimize edilebilir.

İdeal bir topraklamayı oluşturan parçalar ve direnç değerinin ne olması gerektiği konusunda net bir bilgi bulunmamaktadır. Yine ideal topraklama direncinin sıfır ohm değerinde olması gerektiği düşünülse de tüm kurumlar tarafından kabul edilmiş standart bir değer yoktur. 

Elektrik Neden Toprağa Akar?

Toprak, pozitif yüklü olması nedeniyle elektriğin akması için ideal bir yerdir. Aynı zamanda atmosferde bulunan yüklü parçacıkların çarpışması ve bunun sonucunda bulutların negatif yüklü iyonlarla dolması da bu durumu tetikler. 

Evdeki Toprak Hattı Nasıl Ölçülür?

Evde topraklama ölçümü yapmak için avometre diğer adıyla dijital multimetre kullanılır. Bu cihazın kontrol uçları prize bağlantısı bulunan elektrikli aygıtlara bağlanarak ölçüm yapılır. Çoğunlukla bu işlem için bilgisayar kablosu tercih edilir. Cihaz direnç moduna alınarak ölçüm yapıldığında sonuç ohm cinsinden öğrenilir.

Topraklama Direnci Nedir?

Topraklama direnci, topraklama tesisi ile buradan yeteri kadar uzaktaki referans toprak arasında ölçülen değeri ifade eder. Bu değer kısaca topraklayıcının yayılma direnci ile topraklama iletkeninin direncinin toplamıdır. Koruma topraklama direnci 1 ohm, işletme topraklama direnci ise 2 ohm değerinin altında olmalıdır. 

• Topraklama Malzemeleri Nelerdir?

Topraklama sisteminin yapılabilmesi için topraklama elektrodu denilen topraklayıcılar, topraklama iletkenleri ve bağlantı parçaları gerekir. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığınca yayınlanan Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği doğrultusunda şerit, köşebent, levha ve örgülü iletkenler topraklama elemanları olarak üretilir.

Toprağa gömülü olan ve toprakla iletken bir bağlantısı bulunan bu parçalar, betonun içine gömülüdür ve geniş yüzeyli iletkenlerdir. Konumlarına göre iki farklı topraklayıcı bulunur.

Bunlardan ilki yüzeysel topraklayıcıdır. Genellikle 0,5 ila 1 metre arasında bir derinliğe yerleştirilen bu parçalar, galvanizli şerit ya da yuvarlak veya örgülü iletkenden yapılabilir. Ayrıca yıldız, gözlü veya halka topraklayıcı veya bunların bir karışımı olabilir.

İkinci elektrot topraklayıcı ise derin topraklayıcı adı verilen ve düşey olarak 1 metreden daha derine yerleştirilen parçalardır. Yuvarlak çubuk, galvanizli boru ya da bunlara benzer profil malzemelerden üretilebilir. 

Şerit Topraklayıcı

Şerit topraklayıcı, yuvarlak iletken veya örgülü iletkenden yapılır. Çoğunlukla derine yerleştirilmez. Zemin koşulları uygun olduğu takdirde 0,5 ila 1 metre arasında bir derinliğe gömülür.

Ancak bu noktada yayılma direncinin üst zemin tabakasının nemi ve donma ihtimali dikkate alınmalıdır. Uzunluk ise istenen yayılma direncine göre belirlenir. Uzunlamasına döşenebilen bu parçalar halka, yıldız ve gözlü topraklayıcı veya bunların bir ya da birkaçının bir arada olacağı şekilde kullanılabilir. 

Çubuk (Derin) Topraklayıcı

Bu topraklayıcılar, profil çelikten yapılır ve toprak içine çakılarak kullanılır. Yere olabildiğince dik şekilde çakılması gereken bu parçalarla istenen yayılma direncinin elde edilmesi için birden fazla kullanılmasına ihtiyaç duyulabilir.

Ancak böyle bir durumda aralarındaki açıklık en az bir topraklayıcının boyunun iki katı kadar olmalıdır. Toprağın üst kısmının kuruması ya da donması gibi sebeplerle paralel şekilde bağlanan çubuk topraklayıcıların uzunluklarının tamamı etkili olmaz. Bu nedenle aralarındaki uzaklığın yeterli seviyede olmasına dikkat edilmelidir.

Levha Topraklayıcı

Bu parçalar dolu veya delikli levhalardan elde edilir. Diğer topraklayıcılardan farkı ise daha derine gömülmesidir. Zemine dikey olarak yerleştirilen bu parçaların boyutları ise gereken yayılma direncine göre belirlenir.

Levhanın üst kenarı, toprağın yüzeyinden en az 1 metre aşağıda olacak şekilde yerleştirilir. Eğer yayılma direncinin küçük olması isteniyorsa parçaların arasındaki açıklık en az 3 metre olmalıdır. Aynı yayılma direncini şerit veya çubuk topraklayıcılar yerine levha topraklayıcı ile sağlamak istenirse daha fazla parça gerekir. 

Topraklama yapılacak yerde bulunan toprak elverişsiz ve direnç yetersiz ise kazayağı ve yıldız topraklamanın uç kısımlarına birer çubuk elektrot takviye edilebilir. Bu birleşim sayesinde istenilen sonuç elde edilir. 

Kazayağı Biçiminde Topraklama

Toprağın içine üç ayak olacak şekilde iletkenlerin gömülmesi yöntemine kazayağı topraklama denir.

Bu yöntemde topraklama iletkeninin boyu 25 m olan 30x2 veya 30x3 mm’lik bakır şeritten yapılır. 

Topraklama Hakkında Dikkat Edilmesi Gerekenler

Topraklama konusunda en önemli nokta elektrodun toprakla iyi bir şekilde temas etmesini sağlamaktır. Eğer imkân varsa topraklayıcı zemin suyu ile temas etmelidir. Ancak direkt olarak göle ya da nehir suyuna konması da uygun değildir.

Bunun nedeni bu suların maden tuzlarının az olması dolayısıyla iletkenlik seviyelerinin düşük olmasıdır. Yayılma direncini azaltmak için topraklayıcının etrafında taş ya da çakıl bulunmamalıdır.

Topraklama direncinin azaltılması için eğer mümkünse şu toprak cinslerinden biri seçilmelidir:

• Islak bataklık zemini
• Rutubetli ve ıslak kum
• Kil, balçıklı toprak, killi toprak, sürülebilir toprak, az miktarda kumla karışık killi toprak ya da balçık
• Farklı oranlarda kumla karışık kil ya da balçık, çakıl ve taşlar

Yukarıdaki toprak türleri dışında kuru kum, granit ya da çok taşlı zeminler, çakıllı tebeşir, kireçtaşı ve kayaların zemine yakın olduğu alanlar topraklama için uygun değildir.

Binanın Topraklama Hattı Zayıf ise Ne Yapılmalı?

Topraklama hattının zayıf olduğu binalarda kablosu bulunan prizden bir kablo çekilir ve bu kablo yerin altına gömülmüş halde olan bakır kablo ya da bakır levhaya bağlanır. Eğer yer altında herhangi bir levha yoksa kablo yerin altındaki herhangi bir metal parçaya tutturulur.

Topraklama kablosu çekme işleminin büyük bir titizlikle yapılması önem taşır. Kablonun işlevini yerine getirebilmesi için herhangi bir kesik bulunmamalı ve olası bir kaçak sonucu yanma ihtimalinin önlenmesi amacıyla bu kabloya sigorta bağlanmamalıdır. Topraklama işlemlerini mutlaka uzman bir mühendis gerçekleştirmelidir.

Doğal Gaz Topraklaması Nedir? Elektrik Topraklaması ile Farkları Nelerdir?

Doğru şekilde yapılmamış topraklama sistemi, statik elektriğin toprağa boşalmasını sağlamaz. Bununla birlikte doğal gaz boruları çelikten imal edilir ve yeterince iyi korunmazsa zaman içinde bacaların paslanarak çürüdüğü görülür.

Çürümeyle beraber doğal gaz veya atık gaz sızıntısı da başlar. Sızıntıdan kaynaklı olarak patlama, zehirlenme ya da yangın gibi ciddi olaylar gelişebilir.

Doğal gaz çelik borularının içinden geçen gaz, borunun iç yüzeyine sürtünerek akar. Bu sürtünme ise çelik borularda statik elektrik oluşmasına yol açar. Statik elektrik zaman zaman başka metallere de atlar ve bu atlama sırasında kıvılcımlar oluşabilir. Ortamda doğal gaz da varsa statik elektriğin boşaltımı esnasında gaz alev alır. Ayrıca yeteri kadar gaz biriktiyse kıvılcımlar yangına ve patlamalara da neden olabilir.

Bu nedenlerden dolayı topraklama yapılmayan doğal gaz sistemleri hem can hem de mal güvenliğini tehdit eder. Doğal gaz borusu ile bacaların topraklanması sayesinde statik elektriğin toprağa akmasına olanak tanınır. Böylece tehlike ortadan kaldırılmış olur.

Yapılış amacı ve işleyiş açısından doğal gaz topraklaması ile elektrik topraklaması oldukça benzerdir. Ancak sistemin kurulması açısından bakıldığında birtakım farklar bulunur.

Örneğin doğal gaz topraklaması yapılırken aşırı gerilim koruyucu olarak da bilinen parafudr’lar mutlaka kullanılır. Bununla birlikte tam bir güvenlik sağlanması için doğal gaz topraklaması sistemleri sık sık kontrol edilmelidir.

Peki siz evinizde topraklama olup olmadığını biliyor musunuz? Topraklama hakkında en çok ilginizi çeken nokta nedir? Düşüncelerinizi yorumlar aracılığıyla bizimle paylaşabilirsiniz.