Kaçak Akım Rölesi Nedir?

Elektrik tesisatlarında önemsiz sayılan fakat verdiği zararları büyük olan kaçak akımları fark ederek devreyi açan anahtarlara kaçak akım koruma anahtarlarına (diferansiyel koruma cihazı) denir. Kaçak akım rölesi; faz ve nötr iletkenleri arasında bir dengesizlik yani fark meydana geldiğinde devreyi açan anahtardır.

Ne İşe Yarar? 

Bir elektrik devresine fazdan giren akım nötrden çıkar. Devrede bir kaçak yoksa giren ve çıkan akım oranı birbirine eşittir. Eğer devrede kaçak varsa fazdan giren akımın tamamı nötr üzerinden değil, bir bölümü de kaçak akım üzerinden olacaktır. Kaçak akım sonucunda faz-nötr dengesi bozulur. Bu dengesizliği algılayan kaçak akım rölesi devreyi açar ve kaçağın sonucunda meydana getireceği olumsuzluklara engel olur.

İşte canlıları elektrik enerjisinin olumsuz etkilerinden yani kaçak akımdan korumaya yarayan kaçak akım rölesi, koruma amaçlı yapılır. Elektrik akımının geçtiği iletkenler  yani kablolar ve elektrikli aygıtların yalıtkan parçaların yıpranması ve yanlış yalıtımdan dolayı iletkenlerin açıkta kalmasıyla iletkenlere doğrudan yada elle dokunmak sonucu elektrik kaçakları meydana gelir. Kaçak akım koruma rölesi evlerde ve işyerlerinde elektrik sigortası girişlerinin yanına, yangın koruma anahtarları ise ana kolon hattına bağlanır. Görünüm olarak otomatik sigortaya benzemektedir. Ama çalışma sistemi değişiktir.

İletkenden akan fazın, nötr üzerinden devreyi tamamlaması sonucunda, yani kısa devre olduğunda veya insan eli elektriğe temas ettiğinde zarar vermemesi için elektrik devresini keser. Kesme işlemi saniyeden daha kısa bir zaman diliminde gerçekleşir. Röle firmaları tarafından çeşitli marka ve türde kaçak akım rölesi üretimi yapılmaktadır. Kaçak akım koruma röle fiyatları da türüne ve kalitesine göre belirlenmektedir. Kaçak akım rölelerinin elektronik olmayanları daha kararlı çalışır. Fazdan devreye giden akımla devreyi tamamlarken nötr hattından gelen akım arasında bir değişiklik belirlenirse devreyi açar.

Kaçak Akım Rölesi Bağlantı Şeması

kaçak akım rölesi bağlantısı

Kaçak akım rölesi bağlantı şeması

Kaçak Akım Rölesi Çalışma Prensibi

Kaçak akım koruma anahtarları, bir tesisatın hattından gelen ve giden akımların toplamının sıfır olması esasına göre çalışır. Tesisatın bir yada üç fazlı olması sonuç açısından değişmez. Kaçak akım koruma anahtarının akım bobini, bir fazlı devreler için, faz ile nötr, içerisinden geçecek biçimde bağlandığından, tesisata gelen ve giden akımların bileşkesinden etkilenir.

Şeklimizde toprak kaçak akım koruma rölesinin yapısı görülmektedir. Akım taşıyan iletkenler bir toroidal yapı içinde geçirilerek faz ile nötr iletkenleri arasındaki denge ölçülür. Tek fazlı dağıtımda faz ile nötr arasında aritmetik toplam, faz sayısı birden çok ise dağıtımda vektörel toplam alınır. Normal durumlarda bu toplam sıfıra eşit olur, yani toroide giren ve çıkan akımlar eşittir. Bu yüzden toroid üstünde bir manyetik akı meydana gelmez ve (e.m.k) elektro motor kuvveti sıfırdır.

Kaçak akımı yok

Kaçak akımı yok

Herhangi bir toprak kaçağı meydana geldiği sırada Ifaz ≠ Inötr eşitsizliği meydana gelir ve bu durumda toroid üstündeki denge bozulur. Meydana gelen fark akımı sebebiyle bir e.m.k indüklenir. Böylece toroid üstünde bir akı meydana gelir, bu akı da algılama sargısı üstünde akıma dönüşür ve ölçme yönündeki mıknatısı açacak manyetik güce ulaştığı zaman kaçak akım koruma rölesi kontakları açılır ve devrenin enerjisi kesilir.

Kaçak akımı var

Kaçak akımı var

Kaçak akım rölesinin açma süresi EN 61008 standartlarına uygun bir şekilde belirlenir. Oluşan EMK, kaçak akım koruma anahtarının açma sınırına (30 ma) ulaştığı zaman devreyi otomatik olarak keser (Faz ve nötrü beraber) 300 ma’de devreyi açanlara yangın koruma anahtarı denir. 

Kaçak Akım Koruma Rölesinin Görevi 

Gerilimli bir iletkenin bir gövdeye izolasyon hatası sonucu temas etmesiyle toprağa akan akıma toprak kaçak akımı adı verilir. Kaçak akım koruma rölesinin görevi  izolasyon hatasından kaynaklanan I∆n hata akımı olduğu sırada devreyi keserek o hata akımıyla karşılaşabilecek insanın hayatını kurtarır. Evlerde 30 ma kaçak akım rölesi insan hayatını koruma amaçlı kullanılır. Hassas olan 300ma kaçak akım rölesi ise büyük ölçüdeki bir izolasyon hatasının meydana getirdiği yangın risklere engel olmak için kullanılır.

Yangın riski; yalıtkanlığı zarar görmüş bir cihaz yada kablo bağlantısı üzerinden meydana gelen kaçak akımlar, kıvılcım meydana gelmesine ve yangınlara neden olur. 300 ma düzeyinde bir kaçak akımın meydana getireceği kıvılcımın cisimleri tutuşturabilir sıcaklıktadır. Bazı yangınların elektrik kontağından çıktığı anlatılır. Akla kısa devre ihtimali gelir. Bu bir kısa devre değildir. Eğer kısa devre olsa, sigortalar ve kesiciler devreye girer sorunu ortadan kaldırır. Bu yangınların çıkış nedeni yalıtım hataları ve kabloların zarar görmesinden kaynaklı toprak kaçak akımıdır.

Hayati risk; elektrik akımı insan vücudu üzerinden geçerse yaralanmalara sebep olabileceği gibi ölümlerede sebeptir. Küçük şiddette bir elektrik çarpması da vücutta istemsiz hareketler yapabilir. Bu sırda düşerek başı çarpma sonucu fiziksel yaralanmalar meydana gelebilir. Enerjili bir iletkene temas edildiğinde vücut iletken olduğundan insan vücudu üzerinden geçen akım toprağa akar. Böylece devreyi tamamlar.

Kaçak Akım Rölesinin Açma Süresi

Kaçak akım rölesinin açma süresi EN 61008 standartlarına uygun bir şekilde belirlenir. 30 miliamper açma seviyesinde açma yapan bir rölenin kaçak akım oranına göre açma süresi tabloda verilmiştir.

Kaçak akım (miliamper)

Açma süresi (milisaniye)

30 mA

Açma yapmaz

30 mA

300 ms

60 mA

150 ms

150 mA

40 ms

Kaçak Akım Rölesi Seçimi

Kutup sayısı: Koruma rölesi 2 yada 4 kutuplu olur.

2 Kutuplu; monofoze şebekelerde 2 kutuplu (faz+nötr) kaçak akım rölesi,

4 Kutuplu; trifaze şebekelerde 4 kutuplu  (RTS + nötr) kaçak akım rölesi kullanılır.

Hassasiyet: Kaçak akım koruma röleleri 10 mA – 500 mA civarı hassasiyette modelleri vardır. İnsan hayatını korumada;

  • 30 ma; elektrik çarpması ve insan hayatını korumada açma yapan 30 ma kaçak akım rölesi kullanılır.
  • 300 ma ; yalıtım hatalarından meydana gelebilecek yangın riskleri için 300 ma kaçak akım rölesi kullanılır.

Nominal akım değeri (In): Kaçak akım koruma röleleri herhangi bir termik veya manyetik koruma yapmazlar. Ancak nominal olarak üzerinden akacak akıma göre seçilir. Seçilecek kaçak akım koruma rölesinin nominal akım değeri kendinden sonraki devreye değil, kendinden önceki termik manyetik koruma yapan devre kesicisine bağlıdır. Kendinden önceki devre kesicisinin izin verdiği nominal akımı taşıyacak kapasitede seçim yapılmalıdır.

Kaçak akım rolesi değeri, aygıtın üzerinden geçeceği akıma uygun olamalıdır. Aygıtın üzerinden geçecek akım değerinden düşük olmamalıdır. Standart akım değerleri; 25 Amper, 32 Amper,  40 Amper ve 63 Amperdir.

Tip: Kullanılan alana göre ve nasıl bir koruma yapılacaksa, korumanın hassasiyetine göre değişik tiplerde kaçak akım röleleri vardır.

Elektrik şoku; elektrik şokuyla meydan gelebilecek yaralanmaların derecesi şu faktörlere bağlıdır.

Ana faktörler

  • Vücuttan geçen akımın oranı
  • Akımın vücuda nereden girdiği ve izlediği yol
  • Gerilim altında kalmanın süresi

Yan faktörler;

  • Gerilim seviyesi
  • Gerilimin frekansı
  • Bulunan yerdeki nem oranı ve kişinin ter derecesi
  • Şok sırasında kalbin atım fazı
  • Kişinin fiziksel özelliği

EN60947-1 standartına göre hayati tehlike meydana getirecek akım eşik değeri 30 miliamperdir. Elektrik şoku altında kalmanın etkisi vücutta karıncanlama ve ani kalp ölümüne  kadar sebep olabilir. Vücutta, belirli bir amperin meydana getireceği etki bilinemez.

Vücutta meydana gelebilecek etkiler nelerdir?

1 mA’ de: His kaybı, karıncalanma olabilir.

5 mA’ de: Düşük bir ihtimal çarpılma hissi, yaralanma olmayabilir ama rahatsız eder, paniğe düşülmesi sonucu istemsiz hareketlerle yaralanmalar olabilir.

6 -30 mA’de: Acı veren şok, kas kaybı, donma, kişi kas kontrolü yaparak kurtulamaz.

50- 150 m A’de: Çok acı duymak, solunum problemi, kasılmalar, ölüm gerçekleşebilir.

1000- 4300 ma’de kalbin kan pompalaması bozulur, kasılmalar meydana gelir, sinirler zarar görür, yüksek ölüm riski vardır.

10000 mA’de: Kalp durur, yanıklar meydana gelir, ölüm kaçınılmazdır.

 

 

Paylaş

*