KAÇAK AKIM RÖLELERİ

11.03.2021
Murat Tikiz

Hem Evde Hem De İş Yerlerinde Hayat kurtarır!

Kaçak akım, elektriğin normal akım yolundan herhangi bir nedenle saparak bulunmaması gereken iletkenlere geçmesi ile oluşur. Kaçak akım korumarölesi bir yalıtım hatasından kaynaklanan “hata akımı” olduğu anda devreyi kesip o hata akımına maruz kalabilecek bir insanın hayatını kurtarmaktadır.

Normal sigortalar ile kaçak akım röleleri karıştırılmamalıdır. Sigortalar piyasada daha çok 10A, 16A, 32A, vb. akım kesme değerlerine sahiptir. Bu değerler de kesinlikle insan hayatını koruyamayacağı gibi yangın riskini de engellemezler. Sigortalar, devre elemanlarını korurlar, kaçak akım röleleri insan hayatını korur.

Kaçak Akım Rölesinin Can ve Mal Güvenliği Açısından Önemi

Can Güvenliği

Elektrik hatası oluştuğunda, insan vücudu toprağa dönmek için bir yol arayan elektrik akımına iletken vazifesi görür. Akımın vücuttan geçişi ile meydana gelen tehlikenin büyüklüğü aşağıdaki etkenlere bağlıdır.

Gerilim
Vücudun elektrik direnci
Akımın değeri ve frekansı
Akımın geçiş süresi
Akımın vücutta izlediği yol
Yaş

Bir insanın elektriğe karsı gösterdiği direnç yukarıdaki koşulların değişmesi durumunda 700 ila 6.100 ohm arası değişir. Hesaplamalarda ortalama olarak bir insanın direnci 1.666 ohm alınır. Bu insan vücudundan geçecek olan akım değeri;
I = V/R formülünden;
50V için I = 30mA
230V için I = 130mA olarak hesaplanır.
IEC 60479-1 standardına göre insan hayatı için kritik akım esiği 30mA olarak belirlenmiştir. Elektrik akımının insan vücudundaki etkileri aşağıdaki cetvelde belirtilmiştir.

Mal Güvenliği

Yapılan deneyler sonucu 300 mA’lik bir toprak kaçak akımının kısa bir süre içerisinde çevresindeki malzemeleri tutuşma sıcaklığına getirerek yangına sebebiyet verdiği gözlenmiştir. Medya ve haberlerde elektrik kökenli yangınlar konu edildiğinde genelde “elektrik kontağından çıkan yangın” diye belirtilir ve aklımıza kısa devre gelir. Oysaki gerçek daha farklıdır, zira kısa devre söz konusu olsa sigortalar ve kesiciler bunu kısa bir sürede ortadan kaldırabilirler. Bu yangınların asıl sebebi kısa devre değil izolasyon hataları ve kablolardaki deformasyondan kaynaklanan “toprak kaçak akımı”dır. Yani kaçak akım rölesi kullanımı ile önlenebilecek olaylardır.

Kaçak Akım Rölesi Çalışma Prensibi

Yukarıda bir kaçak akım rölesinin açık devresi görülmektedir. “Algılama” olarak gösterilen bölümde faz ile nötr arasında oluşabilecek akım farkı algılandıktan sonra “Ölçme” bölümünde yaya bağlı olan mıknatıs, koruma akım değerine göre sistemi açar veya kapalı tutar. 30mA’lik bir kaçak akım rölesinde faz ile nötr arasında oluşan fark 30mA olana kadar sistemde kesilme yaşanmaz. 30mA’e ulaşıldığında mıknatıs anahtarı açar ve devreyi kesmiş olur. Kaçak akımın oluştuğu anda iki tür temas riski ortaya çıkar:

Doğrudan temas durumu: Bir kişinin normal şartlarda “canlı” olan bir iletkene dokunması “doğrudan temas” olarak adlandırılır. Doğrudan temas durumunda maruz kalınan gerilim hat gerilimidir. Bu durumda kişinin vücudu üzerinden maksimum akım geçer ve devreyi otomatik kesmede, kaçak akım hassasiyeti yüksek, tepki süresi çok kısa olan toprak kaçak akım koruma cihazları kullanılmalıdır. (<30mA, < 30ms)

Dolaylı temas durumu: Bir yalıtım hatası sonucunda kaza ile gerilim altında kalan cihazın gövdesine dokunan bir kişinin halidir. Dolaylı temas durumunda alınması gereken iki temel önlem vardır;
1 - Temasın söz konusu olduğu devrede toprak kaçak akım cihazı kullanılması
2 - Temasa müsait tüm gövdelerin topraklanması

Kaçak Akım Rölesi Seçimi Nasıl Yapılmalıdır?

1 - Kutup sayısı: Kaçak akım koruma röleleri 2 veya 4 kutupludur. Tek fazlı elektrik dağıtımında 2 kutuplu, üç fazlı elektrik dağıtımında ise 4 kutuplu kullanılır.
2 - Hassasiyet: Kaçak akım koruma röleleri 10mA - 500mA arası hassasiyete sahip modelleri vardır. Ancak mevzuat gereği iş sağlığı ve güvenliği açısından insan hayatını korumada (tali panolarda) 30mA hassasiyetinde, yangına karşı korumada (ana panolarda) ise 300mA hassasiyetinde kaçak akım koruma rölesi kullanılmalıdır.
3 - Nominal akım değeri (In): Kaçak akım koruma röleleri herhangi bir termik veya manyetik koruma yapmazlar. Ancak nominal olarak üzerinden akacak olan akıma göre seçilmelidirler. 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 taşıyabilecek kapasitede seçilmelidir. Standart kaçak akım röleleri nominal çalışma akımları 25A, 32A, 40A, 63A ve 80A olarak üretilmektedir. Fakat çok daha fazla işletme akım değerleri için (1kA,3kA vs.) toroidal kaçak akım röleleri kullanılabilir. Toroidal Kaçak Akım Trafosu (toroid akım trafosu) yüksek güçlü ve kalın kablo ve bara kullanılan elektrik panolarında kullanılmaktadır.
4 - Tip: Kullanım alanına göre ve yapılacak korumanın hassasiyetine göre farklı tiplerde kaçak akım koruma röleleri mevcuttur.

AC sınıfı: Genel güç devreleri ve aydınlatma dağıtımında kullanılır.
A sınıfı: Elektronik uygulamalarda, fan, pompa ve indüksiyon fırınları gibi uygulamalarda kullanılır.
Si tip: Sıkça yıldırım düşmesi görülen bölgelerde, hız kontrol cihazları ve frekans konvertörleri kullanılan tesisatlarda, elektronik balastların yoğun olduğu tesisatlarda kullanılır.
SiE tip: Sıkça yıldırım düşmesi görülen bölgelerde, hız kontrol cihazları ve frekans konvertörleri kullanılan tesisatlarda, elektronik balastlatın yoğun olduğu tesisatlarda kullanılır. Si tip ve diğer tüm tiplere göre avantajı neme, rutubete ve korozyona karşı rölenin ekstra korumaya sahip olmasıdır. Bu özelliğiyle marinalarda ve yüzme havuzunun olduğualanlarda tercih edilir.

5 - Kaçak akım koruma rölesi seçilirken elektromekanik olmasına dikkat edilmelidir. Elektronik kaçak akım koruma röleleri gerilime bağlı olarak çalışır. Gerilim değerinin belli limitler dışına çıkması durumunda röle çalışmaz, bu da insan hayatı için tehlike arz eder. Bu yüzden gerilime bağlı olmadan çalışan elektromekanik kaçak akım koruma röleleri tercih edilmelidir.
6 - Kaçak akım rölesi seçilirken uygun standartta olmasına (TS EN 61008-1, TS EN 61008-2-1, EN 61008-1, EN 61008-2-1 IEC 61008-1, IEC 61008-2-1) ve CE işaretinin bulunmasına dikat edilmelidir.

Kaçak Akım Rölesinin Kullanımında Ortaya Çıkan Sorunlar

Piyasada akım kesme değeri kademeli olan kaçak akım röleleri bulunmaktadır. 30mA ile 1000mA arasında akım kesme değeri ayarlamaya imkân sağlayan bu röleler kullanılmamalıdır. Tali panolar için tek kademeli 30mA ana panolar için tek kademeli 300 mA’lik kaçak akım röleleri kullanılmalıdır. Her iş sağlığı ve güvenliği önleminde olduğu gibi burada da alınan önlemler çalışanın inisiyati ne bırakılmamalıdır.

Piyasada çokça kullanılan sıfırlama (nötr ve toprak ucun birleştirilmesi) kaçak akımın yükün gövdesinde kalmasına sebep olur. Daha sonra yükün toprağa değen kısmından dolayı röle sürekli devreyi keser. Elektrikli iş ekipmanından sonra; tesisatta nötr iletkeni ve koruma iletkeni ayrı ayrı olmalıdır. Topraklama korumalı ekipmanların topraklaması, nötr iletkeni ile değil, sadece koruma iletkeni ile yapılmalıdır.

Kaçak akım röleleri elektrik sisteminde sigortalardan sonra bağlanmalıdır. Her ekipman veya sistem kendi içinde işletmeden dolayı bir miktar kaçak akıma sebep olur. Kaçak akım röleleri gruplandırılırken mevcut işletmeden kaynaklanan kaçaklar da göz önünde bulundurulmalıdır. Çıkışlara bağlanacak ekipmana göre bazen bir çıkışa tek röle bağlanırken bazen de 3-4 çıkışa beraber tek röle bağlanabilir. Çok fazla çıkışın tek kaçak akım rölesi bağlanmasının maliyeti azalttığı bir gerçektir ama hata tespitini zorlaştırması ve mevcut işletme kaçaklarından dolayı rölenin sürekli açma yapması büyük sorundur. Eğer sistemde kendi işletme kaçak akımı yüksek ekipman varsa; ark kaynağı, kaynak makinesi, yüksek rezistanslı ısıtıcılar vb. bu ekipmanlar mümkün olduğu kadar tek kaçak akım rölesi üzerinden beslenmelidirler.

Kaçak Akım Koruma Rölesi Bakım ve Onarımında Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

Kaçak akım koruma röleleri 5 yılda bir periyodik bakım gerektirir. Nemli ve tozlu ortamlarda minyatür devre kesicinin kontaklarında yapışma olmaması için mutlaka bir muhafaza (sigorta kutusu veya pano) içerisinde kullanılmalıdır.
Kaçak akım koruma rölesi yalıtım hatalarına karşı insan hayatını ve yangına karşı tesisatı koruma amaçlı kullanılır. Herhangi bir termik manyetik koruma yapmadığından kaçak akım koruma rölesi termik ve manyetik koruma yapabilen bir devre kesici ile korunmalıdır.
Kaçak akım koruma rölesinin çalışma durumu ayda 1 üzerindeki test butonuna basılarak test edilmelidir. Test butonuna basıldığında mandal aşağıya düşer ve bulunduğu devre enerjisiz kalır. Test butonuna basılmasına rağmen kontakların açılmaması durumunda cihazla ilgili bir problem vardır.
Kaçak akım koruma rölesi su ile temas etmemelidir. Su ile temas etme riski olan durumlarda IP koruma seviyesi yüksek bir muhafaza içerisinde kullanılmalıdır.
Terminal vidaları iyice sıkılmalıdır. Isınan kablonun gevşeyip çıkması durumunda istenmeyen elektrik kazaları veya gerilim yükselmeleri yaşanabilir.
Kaçak akım koruma rölesinin sürekli açılması durumunda tesisatta bir kısa devre veya aşırı yüklenme söz konusudur. Bu durumda izolasyon ve yük dağılımının kontrolü için elektrikçinize başvurunuz.

Mevzuatımızda Kaçak Akım Rölesi

6331 sayılı İş Sağlığı ve Güvenliği Kanunu’na dayanarak çıkarılan yönetmeliklerden;
İşyeri Bina ve Eklentilerinde Alınacak Sağlık ve Güvenlik Önlemlerine İlişkin Yönetmelik Ek-1
4 - Elektrik tesisatı, yangın veya patlama tehlikesi oluşturmayacak şekilde projelendirilip tesis edilir ve çalışanlar doğrudan veya dolaylı temas sonucu kaza riskine karşı korunur.
8 - İşyerinin ana pano ve tali elektrik panolarında seçicilik ilkesine uygun kaçak akım rölesi (artık akım anahtarı) tesis edilir.
Yapı İşlerinde İş Sağlığı ve Güvenliği Yönetmeliği Ek-4
16- Yapı alanı içerisindeki ana pano ve tali elektrik panolarında uygun kaçak akım rölesi kullanılır.
İş Ekipmanlarının Kullanımında Sağlık Ve Güvenlik Şartları Yönetmeliği Ek-1
2.19. Bütün iş ekipmanları, çalışanların doğrudan veya dolaylı olarak elektrikle temas riskinden korunmasına uygun olur. ifadeleri yer almaktadır. Yukarıda teknik olarak faydalarından bahsedilen kaçak akım rölelerinin mevzuatımız gereği de sektör ayırt etmeksizin tüm işyerlerinde kullanılması zorunludur.

NOT: Artık Akım Anahtarı: Kaçak akım rölesinin diğer ismidir. Mevzuatta kaçak akım rölesi yerine kullanılabilmektedir. Nominal Akım: Her devre ve devre elemanının yani elektrikle çalışan her cihazın çalışabileceği ve üzerinde taşıyabileceği bir akım değeri vardır. Bu değere nominal akım denir. Termik Manyetik Koruyucu: Termik ve manyetik koruma esaslı alçak gerilim devre kesicileridir. Bu devre kesiciler normal durumlarda devreyi açıp kapamayı sağlarken, normal durum dışında yani devreden aşırı akım geçmesi ya da kısa devre oluşması durumunda devreyi kesen limitör özellikleri bulunan koruma amaçlı bir düzenektir. IP Koruma Seviyesi: IP Code (IP Kodu)’un açılımı “international protection code (uluslararası koruma kodu)” ya da “ingress protection code (giriş koruma kodu)” olarak geçer. Açılımlarından da anlaşılacağı üzere IP koruma sınıfı elektrikle çalışan aletlerin dış etkenlere karşı dayanıklılığını belirlemek için Avrupa Komisyonu (CENELEC - Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) tarafından geliştirilmiş uluslararası bir standarttır. Güvenli çalışma şartlarını belirtmek için elektrikli ürünlere IP kodu verilmelidir.

Kaynaklar:
Kaçak Akım Röleleri (Recep GÜNER)
Kaçak Akım Koruma Röleleri Kullanma Kılavuzu (Schneider)

Derleyen: Murat TİKİZ

Jeofizik Mühendisi

İş Güvenliği Uzmanı (B)