Bir bara sisteminde yalıtma aralığı ve yüzeysel kaçak yolu, iletkenler arasında bırakılması zorunlu iki asgari mesafedir: biri havadan, diğeri yalıtkan yüzey boyunca ölçülür ve TS EN 60664-1’e göre ayrı ayrı hesaplanır. Yetersiz kalmaları kozmetik bir kusur değildir; elektrik arkına, yüzeysel iz oluşumuna ve tesisin durmasına giden açık bir yoldur.
Ve bu mesafeler bakır güzergâhı dondurulmadan önce belirlenir. Sonradan yapılan her düzeltme mesnetleri yeniden yerleştirmeyi, kolon planını değiştirmeyi ya da panoyu büyütmeyi gerektirir.
Aşağıda yalıtım aralığı ve yüzeysel kaçak yolu hesabının nasıl yapıldığını, kirlilik derecesi ile malzeme grubunun neyi değiştirdiğini, değer tablosunun nasıl okunduğunu ve pano imalatçısının neyi doğrulamak zorunda olduğunu bulacaksın.
Dinlemeyi mi tercih ediyorsunuz? Bu makalenin geri kalanını aşağıdaki sesli versiyondan dinleyebilirsiniz.
Yalıtma aralığı ve yüzeysel kaçak yolu: iki farklı arıza mekanizması
İki büyüklük, iki ayrı arıza mekanizması. Bu yüzden ayrı ayrı hesaplanır.
Yalıtma aralığı, iki iletken parça arasındaki hava içinden en kısa mesafedir. Belirleyicileri anma darbe dayanım gerilimi ve rakımdır. Havadaki delinmeyi önler: hava yalıtkan olmaktan çıkar ve ark oluşur.
Yüzeysel kaçak yolu uzunluğu, aynı iki parça arasındaki yalıtkan malzeme yüzeyi boyunca en kısa mesafedir. Belirleyiciler anma yalıtım gerilimi, kirlilik derecesi ve yalıtım malzeme grubudur. Yüzeydeki iz oluşumunu ve karbonlaşmayı önler: akım yüzey üzerinde kendine yol bulur, malzemeyi karbonlaştırır ve süreç yüzeysel atlamayla biter.
Her şeyi düzenleyen ilke şu: birini sağlamak diğerini sağlamak anlamına gelmez. Yalıtma aralığı fazlasıyla yeterli bir tasarımda yüzey yolu kısa kaldığı için arıza verebilir; havanın dielektrik dayanımının bununla ilgisi yoktur.
Değerlerin geldiği yer TS EN 60664-1 (IEC 60664-1), yani yalıtım koordinasyonu normudur.
İki mesafenin ölçüm biçimi de farklıdır ve bu, projede sık atlanır. Yalıtma aralığı düz bir çizgidir; iki iletken arasına gerilen en kısa doğru parçası. Yüzeysel kaçak yolu ise yüzeyin şeklini takip eder — çıkıntıyı, oluğu, köşeyi. Aynı iki nokta arasında, ikisi tamamen farklı değerler verir ve yüzey yolu her zaman daha uzundur.
Normun koyduğu bir alt sınır daha var, ve şartname okurken sık atlanıyor: yüzeysel kaçak yolu uzunluğu, karşılık geldiği yalıtma aralığından kısa olamaz. İki değer ayrı tablolardan çıksa bile, bu kural her tasarımda geçerlidir.
Bu makaleyi faydalı bulduysanız, bara Sistemleri hakkındaki makalemizi de okumak isteyebilirsiniz.
Yüzeysel kaçak yolu, kaçak akım değildir
Bu ayrım Türkçede özel bir dikkat istiyor, çünkü iki terim aynı kelimeyi paylaşıyor ve biri diğerinden çok daha bilinir.
Yüzeysel kaçak yolu bir mesafedir. Milimetreyle ölçülür, yalıtkan yüzey üzerinde durur ve tasarım aşamasında belirlenir. Bir kez çizildikten sonra pano ömrü boyunca sabittir.
Kaçak akım bir akımdır. Miliamperle ölçülür, toprağa akar ve koruma rölesiyle izlenir. İşletme sırasında değişir.
İkisi farklı problemleri çözer ve birbirinin yerine geçmez. Bunu somutlaştıralım: bir bara sisteminde yüzeysel kaçak yolu yetersizse, o sorun kaçak akım koruma rölesi takarak çözülmez. Röle yüzeydeki iz oluşumunu görmez; yalnızca iş işten geçtikten sonra, akım toprağa akmaya başladığında tepki verir.
İngilizcede bu iki kavram birbirine benzemez; Türkçede paylaştıkları tek kelime yüzünden benzer. Proje toplantılarında karıştırıldığına sık rastlanır, ve karışıklık genellikle şartname aşamasında ortaya çıkar.
Kirlilik derecesi: mesafeyi asıl belirleyen etken
Kirlilik derecesi — TS EN 61439-1 çevirisinde kirlenme derecesi olarak da geçer — yalıtımı çevreleyen mikro ortamı tanımlar, salonun genel görüntüsünü değil. Temiz görünen bir tesiste, pano içindeki yerel koşullar bir üst dereceye girebilir; belirleyici olan panonun içi, koridorun hâli değil.
KD1: kirlenme yok, ya da yalnızca kuru ve iletken olmayan. Sızdırmaz ve kapsüllenmiş donanım.
KD2: normalde iletken olmayan birikim, yoğuşmayla ara sıra iletkenlik. Ofis ve laboratuvar ortamı.
KD3: iletken birikim, veya yoğuşmayla iletken hâle gelen kuru birikim. Sanayi panolarının çoğu buraya girer.
KD4: sürekli iletken birikim — toz, yağmur, kar. Dış ortam ve ıslak sanayi.
Tasarım açısından asıl nokta asimetride: kirlilik derecesi ağırlaştığında yüzeysel kaçak yolu, yalıtma aralığından çok daha sert tepki verir. Havadaki delinme yüzeyde biriken kire bağlı değildir, dolayısıyla yalıtma aralığı neredeyse yerinde kalır. Yüzey yolu ise ikiye katlanabilir. Aynı gerilimde KD2 ve KD3 panolarında yalıtım aralığı ve yüzeysel kaçak yolu bu yüzden birbirine benzemez.
Ve uzman tasarımı tablo kopyalayandan ayıran ayrıntı: yalıtkan üzerindeki nervür ve oluklar, yatay yüzeyler arasına dikey yüzeyler sokar. Böylece kaçak yolu, kapladığı hacim büyümeden uzar. Mesnet izolatörün dişli profili bu yüzden vardır; düz bir çubuk değildir.
Bu rehberi beğendiniz mi? Daha fazla bilgi için bara sistemlerinde gelecek trendleri hakkındaki detaylı yazımıza göz atın.
Yalıtım malzeme grubu ve CTI
Aynı gerilim, farklı yalıtkanlarda farklı kaçak yolu gerektirir. Bunun ölçüsü CTI değeri, yani TS EN 60112 kapsamında belirlenen karşılaştırmalı iz oluşumu indisidir.
CTI, bir yalıtkanın yüzeyinin karbonlaşarak iletken hâle gelmeden önce ne kadar dayandığını ölçer. Buradan dört malzeme grubu çıkar: grup I CTI ≥ 600, grup II 400–599, grup IIIa 175–399, grup IIIb 100–174.
Pratik sonucu doğrudan: aynı gerilim ve aynı kirlilik derecesinde grup I bir malzeme, grup IIIb bir malzemeden daha kısa kaçak yoluyla yetinir. Yalıtkan, mesafeyi belirleyen üç değişkenden biridir — tasarımın ikincil bir ayrıntısı değil.
Bara mesnetlerinde yaygın malzemeler termoset reçineler, epoksi-cam kompozitler ve seramiktir. Bunlar geniş bir CTI aralığına yayılır, dolayısıyla grubu genel malzeme adından çıkarmaya çalışma: mesnet izolatörün üreticisinden iste ve teknik föyde yazılı olsun.
Burada bir tedarik riski var. Aynı görünen iki mesnet izolatör farklı reçine formülasyonuyla üretilmiş olabilir ve farklı gruba düşebilir. Muadil parçayla değişim yaparken, hesabın dayandığı malzeme grubunun korunduğunu kontrol et.
Bara hesaplama yazılımı hakkında daha fazla bilgi edinmek için ilgili makalemizi buradan inceleyebilirsiniz.
Yalıtma aralığı ve yüzeysel kaçak yolu tablosu nasıl okunur
İki normun ilişkisi sektörde sürekli karıştırılıyor. TS EN 60664-1 boyutlandırma mantığını ve değerleri verir; alçak gerilim donanımında yalıtım koordinasyonu normudur. TS EN 61439-1 bu mantığı bitmiş panoya uygular ve nasıl doğrulanacağını tanımlar. Biri ne kadar olduğunu söyler, diğeri bunu nasıl kanıtlayacağını.
Kapsam uyarısı: 1 kV’in üzerinde referans ailesi değişir (IEC 62271-200) ve alçak gerilim değerleri oraya taşınmaz. Orta gerilim hücrelerinde bu tablolara bakılmaz.
| Anma yalıtım gerilimi (V) | KD2 · grup I | KD2 · grup II | KD2 · grup IIIa | KD3 · grup I | KD3 · grup II | KD3 · grup IIIa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ≤ 250 | 1,5 | 1,8 | 2,5 | 3,2 | 3,6 | 4,0 |
| ≤ 500 | 2,5 | 3,6 | 5,0 | 6,3 | 7,1 | 8,0 |
| ≤ 800 | 4,0 | 5,6 | 8,0 | 10,0 | 11,0 | 12,5 |
| ≤ 1000 | 5,0 | 7,1 | 10,0 | 12,5 | 14,0 | 16,0 |
Asgari yüzeysel kaçak yolu uzunluğu, mm. KD = kirlilik derecesi.
| Anma darbe dayanım gerilimi (kV) | Asgari yalıtma aralığı (mm) |
|---|---|
| ≤ 2,5 | 1,5 |
| 4 | 3,0 |
| 6 | 5,5 |
| 8 | 8,0 |
| 12 | 14,0 |
Birinci tablonun yapısına dikkat et, çünkü internette dolaşan tabloların çoğu tam burada hata yapıyor: malzeme grubu bir sütundur, dipnot değil. Malzeme grubu belirtilmemiş bir değer kullanılamaz. Gerilim ve kirlilik derecesi başına tek rakam veren bir tabloda eksik bir girdi var demektir.
Tabloyu okuma sırası da sabittir. Önce anma yalıtım geriliminden — TSE çevirilerinde beyan yalıtım gerilimi olarak da geçer — satırı bul, sonra ortamın kirlilik derecesini seç, en son mesnedin malzeme grubuna göre sütunu oku. Üçü belirlenmeden hücre okunmaz.
İki tabloyu birbirinden bağımsız kullan. Aynı tasarımda birinci tablodan bir değer, ikinciden başka bir değer çıkar ve ikisi de ayrı ayrı sağlanmak zorundadır; büyük olanı seçip diğerini geçmek diye bir yöntem yok.
Aşırı gerilim kategorisi ve darbe dayanım gerilimi
Kirlilik derecesi ile malzeme grubu yüzey yolunu belirliyorsa, aşırı gerilim kategorisi de yalıtma aralığını belirler. Donanımı, şebekeden alabileceği transiyentlere göre sınıflandırır.
I: iç transiyent sınırlaması olan donanım.
II: sabit tesisata bağlı donanım.
III: Dağıtım sistemlerindeki sabit tesisat — panolar, motor kontrol merkezleri.
IV: tesisin başlangıcı — sayaç ve ana koruma.
Sanayi panosu tesisin başında değilse, kategori III’tür. Kategori seçimi panonun tesis içindeki konumuyla ilgilidir, büyüklüğüyle veya akımıyla değil; küçük bir tali pano da kategori III olabilir.
Şimdi zinciri somut bir örnekle görelim. Anma yalıtım gerilimi 1000 V, kategori III: buradan 8 kV anma darbe dayanım gerilimi çıkar, ve 8 kV için asgari yalıtma aralığı 2.000 m’ye kadar 8 mm‘dir.
Aynı gerilimde, kirlilik derecesi 3 için yüzey yoluna bakalım. Burada tek bir rakam yok, üç rakam var: grup I’de 12,5 mm, grup II’de 14 mm, grup IIIa’da 16 mm.
Bu yöntemin belirsizliği değil, yönteminin kendisidir. Mesnetlerinde hangi yalıtkanın olduğunu bilmeden hesap kapanmaz, ve tek rakam veren her tablo senden bir değişken saklıyordur.
Bu konu yalnızca başlangıç — bara arızaları hakkındaki makalemizde daha fazlasını keşfedin.
Çıplak bara, yalıtılmış bara, rakım ve emniyet payı
Normun uygulamayla buluştuğu yer burası.
Çıplak ve yalıtılmış. Çıplak bakır veya alüminyum bara tam mesafe disiplini ister, indirim yok: pano içine giren herhangi bir yabancı cisim anında arıza demektir. Yalıtılmış bara — ısı ile daralan makaron, epoksi kaplama — daha sıkı yerleşime izin verebilir, ama koşul ağır: bu izin havadaki mesafeye değil, yalıtımın deneyle kanıtlanmış dielektrik davranışına dayanır. Yalıtım yaşlanır, çatlar veya ısıl bütünlüğünü kaybederse, sistem fiilen çıplak bara gibi davranmaya başlar. Doğrulama meselesidir, gözle muayene meselesi değil.
Rakım. 2.000 m üzerinde hava yoğunluğu düşer; dielektrik dayanım da onunla düşer. Üretici yayınlarındaki rakım düzeltme faktörü 3.000 m’de 1,14; 4.000 m’de 1,29; 5.000 m’de 1,48 civarında veriliyor. Atlanan ayrıntı şu: yalıtım aralığı düzeltilir, yüzeysel kaçak yolu düzeltilmez. Yüzeydeki iz oluşumu hava yoğunluğuna bağlı değildir.
Mühendislik payı. Birçok tasarımcı, tozlu ve nemli ortamlarda pano izolasyon mesafelerini asgari değerlerin %20–30 üzerinde tutar. Bu norm gereği değil, sektör uygulamasıdır. Ve payı işe yarayacağı yere koy: baranın yatay yüzeyleri dikey yüzeylerinden çok daha hızlı toz tutar. Bu, kaçak yoluyla, nervürle veya sızdırmazlıkla telafi edilir — iyimserlikle değil.
Mesnet aralığı ve kısa devre kuvvetleri
Mekanik tasarım ile elektriksel emniyet arasındaki bağ neredeyse hiç yazılmıyor, ve sürprizlerin çıktığı yer tam burası.
Kısa devre kuvvetleri arıza akımının karesiyle büyür. Mesnet izolatörler fazla aralıklıysa bakır eğilir ve gerçek yalıtma aralığı, tam da arıza anında asgari değerin altına düşer. Doğru bara mesnedi aralığı yalnızca yapısal bir konu değildir.
Üç uygulama ayrıntısı sonucu belirler. Cıvatalı bağlantılar uygun bağlantı elemanı, kontrollü sıkma torku ve termal genleşme payı ister. Bükme yarıçapı, elektrik alanının kıvrımlarda yoğunlaşmasını engelleyecek kadar geniş olmalıdır. Bakır-alüminyum geçişlerinde bimetal pul veya geçiş klemensi kullanılır.
Pano imalatçısının doğrulama yükümlülüğü
TS EN 61439 bu işi kendi başlığıyla adlandırır: yalıtım aralığı ve yüzeysel kaçak yolu uzunluklarının doğrulanması. Normun ayırdığı, sahada ise sürekli birbirine karıştırılan iki kavram var.
Tip testi, tasarımı doğrulamak için orijinal imalatçı tarafından yapılır. Tasarım başına bir kezdir.
Rutin test, panoyu üreten imalatçının her ünite için yaptığı testtir ve mesafelerin kontrolünü içerir. Ölçüm veya muayeneyle doğrulanamadığında, norm şebeke frekansında dielektrik dayanım deneyini ve darbe deneyini alternatif yol olarak kabul eder.
Açıkça söylenmesi gereken bir nokta var, çünkü sahada sık yapılıyor: kablolama sırasında meggerle yapılan yalıtım ölçümü mesafe doğrulaması değildir. Meger yalıtımın dayandığını söyler; baralar arası mesafenin asgari değeri sağladığını söylemez.
Ve az bilinen yükümlülük: mesafeler kısa devre deneyinden sonra da korunmuş olmalıdır. Arızayı atlatan ama deforme kalan bir bara sistemi uygun değildir. Bu, tasarımı mesnet aralığı bölümüne geri bağlar: kısa devrede kalıcı deformasyon olmaması, deney sonrası mesafe kontrolünün ön şartıdır.
Daha fazlasını öğrenmek ister misiniz? Bakır bara fiyatları hakkındaki makalemiz bu konuyu daha ayrıntılı şekilde ele alıyor.
Sonuç
Yalıtma aralığı ve yüzeysel kaçak yolu birer emniyet parametresidir; doğrudan elektrik arkı riskine ve yalıtımın ömrüne bağlıdır.
İki normun rolü farklıdır — biri değeri verir, diğeri doğrulamayı tanımlar — ve bunları karıştırmak deneye kadar görünmeyen tasarım hataları üretir.
Belirleyici olan erken aşamadır. Ortam sınıflandırması, kategori ve malzeme grubu bakır detaylandırılmadan önce doğru belirlenirse, sonradan pahalı ya da imkânsız hâle gelen revizyonlar önlenir. Bu üç girdi tablonun kendisinden daha önemlidir.
.svg){kind=icon}