kaçak akım rölesi nedir

Kaçak akım rölesi

Kaçak akım rölesi nedir?

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

Kaçak Akım Rölesi Ne İşe Yarar? 

Kaçak akım koruma rölesi yalıtım hatasından kaynaklanan hata akımını algılar ve algılanan kaçak akım değerinin belirlenen değerlerin üzerine çıkması durumunda bağlı bulunduğu devreyi keser. Kaçak akım rölesi, tesisattaki kaçak akımın herhangi bir problemden dolayı toprak hattı ile boşaltılamadığı durumlarda ana bağlantıyı keserek olası felaketleri engelleyen sigorta tipi röledir.

Kaçak akım rölesi elektrik tesisatında hayati bir önem taşımaktadır. 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.

Kaçak akım rölesi

Kaçak akım rölesi canlıları elektrik enerjisinin olumsuz etkilerinden yani kaçak akımdan koruma amaçlı yapılır. İletkenden akan fazın, nötr üzerinden devreyi tamamlaması sonucunda; yani kısa devre olduğunda elektrik akımının geçtiği iletken kablolar ve elektrikli cihazların yalıtkan parçalarının yıpranması, yanlış yalıtım ile iletkenlerin açıkta kalması, iletkenlere doğrudan yada elle dokunma sonucu elektrik kaçakları meydana geldiğinde, elektrik devresini keser.

Kesme işlemi saniyeden daha kısa bir zaman diliminde gerçekleşir. 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 koruma rölesi evlerde ve işyerlerinde elektrik sigortası girişlerinin yanına, yangın koruma rölesi ise ana kolon hattına bağlanır. Görünüm olarak otomatik sigortaya benzemektedir. Ama çalışma prensibi değişiktir.

Röle firmaları tarafından çeşitli marka ve türde kaçak akım rölesi üretimi yapılmaktadır. Kaçak akım rölesi fiyat ve röle fiyatları da türüne ve kalitesine göre belirlenmektedir.

Kaçak Akım Koruma Rölesi Görevi 

Gerilimli bir iletkenin bir gövdeye yalıtım hatası sonucu temas etmesiyle toprağa akan akıma toprak kaçak akımı denir. Kaçak akım koruma rölesi görevi, yalıtım hatasından kaynaklanan I∆n hata akımı olduğu sırada devreyi keserek o hata akımıyla karşılaşabilecek insanın hayatını kurtarmaktır. 30 ma hassasiyetindeki kaçak akım rölesi insan hayatını koruma amaçlı kullanılır. 300 ma hassasiyetindeki kaçak akım rölesi ise büyük ölçüdeki bir yalıtım hatasının meydana getirdiği yangın risklerine 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’ lik bir toprak kaçak akımın meydana getireceği kıvılcımın malzemeleri tutuşma sıcaklığına getirip yangına neden olduğu görülmüştür. 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 esas nedeni yalıtım hataları ve kabloların zarar görmesinden kaynaklı toprak kaçak akımıdır.

Hayati risk;

Elektrik hatası meydana geldiğinde, insan vücudu toprağa dönmek için bir yol arayan elektrik akımına iletken vazifesi görür. Akımın vücuttan geçişi ile meydana gelen tehlikenin büyüklüğü gerilim, vücudun elektrik direnci, akımın değeri ve frekansı, akımın geçiş süresi, akımın vücutta izlediği yol gibi faktörlere bağlıdır. Bir insanın elektriğe karşı gösterdiği direnç yukarıdaki şartların değişmesi halinde 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.

Elektrik akımı insan vücudu üzerinden geçerse yaralanmalara sebep olabileceği gibi ölümlere de sebep olur. 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 Rölesi Çalışma Prensibi

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

Aşağıda verilen 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 akım 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 akım var

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

3 Fazlı kaçak akım rölesi

Kaçak Akım Rölesi Neden Kullanılır?

Elektriğin kaçak akım etkisine maruz kalmamak için yaşam ve çalışma alanlarında bu kaçak akım rölesi kullanılması zorunludur. Dünya standartlarına göre kaçak akım rölesi 30 mA ve 300 mA olarak üretilir. Eğer kaçak akım rölesi 30 mA ise faz ve nötr arasındaki akım farkı 30 mA değerini aşarsa kaçak akım rölesi atıyor demektir.

Kaçak Akım Rölesinin Açma Süresi

Kaçak akım koruma rölesi tepki süreleri kaçak akım koruma röleleri IEC /EN 61008 standartına göre belirlenmiş hata akımının büyüklüğüne göre açma yapması gereken maksimum açma sürelerine uyumlu olarak çalışır.

Maksimum açma zamanları, canlı bir iletkene direk temas halinde çarpılmaları ve yaralanmaları önleyecek şekilde, bir insan vücudunun 50 Hz AC akımına olan hassasiyeti baz alınarak (IEC 60947- 1) belirlenmiştir.

Kaçak Akım Rölesi Seçimi

Kaçak akım rölesi seçimi yapılırken 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. Bundan dolayı kaçak akım rölesi seçimi önemlidir.

Kaçak akım koruma rölesi seçiminde 4 temel kural vardır.

Kutup sayısı: 

Kaçak akım koruma rölesi 2 yada 4 kutuplu olur. Bir fazlı elektrik dağıtımında 2 kutuplu, 3 fazlı elektrik dağıtımında ise 4 kutuplu kullanılır.

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 rölesinin 10 mA – 500 mA civarı hassasiyete sahip olan modelleri vardır. Standart olarak insan hayatını korumak için 30mA hassasiyetinde, yangına karşı korumak için ise 300mA hassasiyetinde kaçak akım koruma rölesi kullanılmalıdır.

Nominal akım değeri (In):

Kaçak akım koruma röleleri manyetik koruma yapmazlar. Ancak nominal olarak üzerinden akacak olan akıma göre seçilmelidir. 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 seçimi yapılmalıdır.

Kaçak akım rölesi 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:

Kullanım alanına göre ve yapılacak korumanın hassasiyetine göre farklı tiplerde kaçak akım koruma röleleri vardır.

• A sınıfı: Elektronik uygulamalarda, fan, pompa ve indüksiyon fırınları gibi uygulamalarda kullanılır.
• AC sınıfı: Genel güç devreleri ve aydınlatma dağıtımında kullanılır .
• Si tip: Sıkça yıldırım düşmesi görülen bölgelerde, hız kontrol cihazları ve frekans konvertörleri kullanılan tesisatlarda, eletronik balastlatın yoğun olduğu tesisatlarda kullanılır.
• SiE tip: Sık olarak yıldırım düşmesi görülen bölgelerde, hız kontrol cihazları ve frekans konvertörleri kullanılan tesisatlarda, eletronik balastlatın yoğun olduğu tesisatlarda kullanılır. Si tip ve diğer tüm tiplere göre avantajı neme, rutubete ve korozyona karşı rölenin ekstra bir korumaya sahiptir. Bu özelliği ile yüzme havuzu ve  marinaların olduğu yerlerde tercih edilir

Elektrik şoku;

Kaçak akım olduğunda 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.

Kaçak Akımın İnsan Vücudunda Meydana Getirebileceği Etkiler Nelerdir?

İnsanlar her zaman elektriğe ihtiyaç duymaktadırlar. Elektriğin faydası olduğu kadar meydana getirebileceği tehlikesi de vardır Kaçak akımın insan vücuduna etkisi;

• 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.

İnsan hayatının ve yaşam alanlarının yangınlardan korunması için tesisatlarda kaçak akım rölesi uygun standartlara göre seçilmeli ve mutlaka topraklama sistemi ve otomatik sigortaların yanında sistem tamamlayıcısı olarak kullanılmalıdır.

Periyodik Bakım ve Kaçak Akım Rölesi Testi

Kaçak akım koruma rölelerine periyodik bakım gereklidir.  Periyodik bakım beş yılda yetkili bir elektrikçi tarafından yapılmalıdır. Tüketici tarafından ayda bir kere  cihazın ön yüzündeki test butonuna basıp cihazın çalışmasını kontrol edilmelidir.

Kaçak akım rölesi nasıl test edilir? 

Test butonuna basıldığı zaman cihazın mandalı aşağıya düşer, OFF konumuna gelir ve tesisatın geri kalanı enerjisiz kalır. Test butonuna basıldığı zaman bir değişiklik olmuyorsa cihaz ile ilgili bir sorun var demektir. Bu durumda yetkili kişiye başvurulmalıdır.