Elektrikte İSG: Kaçak Akım Röleleri

Ulusal mevzuatımıza baktığımızda iş kazası 5510 sayılı Sosyal Sigortalar ve Genel Sağlık Sigortası Kanunun 13. maddesinde ve 6331 sayılı İş Sağlığı Güvenliği Kanununu madde 3’tekavramsal olarak yer almaktadır. İş kazasının ulusal ve uluslar arası yapılan tanımlarında ortak noktasının çalışanların ruh ve beden sağlığına özre uğratanveya ölüme sebebiyet veren bir olay olduğu görülmektedir.

SGK istatistikleri incelendiğinde ülkemizdeki iş kazalarının öncelikli faktörlerinin arasında elektrikle temasın geldiği görülmektedir. 2011 yılı SGK istatistiklerine göre 465 “elektrik akımından ileri gelen” iş kazası olmuştur. SGK sadece iş göremezlik ve ölümle sonuçlanan kazaları kapsama almasından ve yine birçok kazanın SGK verilerine girmemesinden dolayı elektrikten kaynaklanan kazalar bu rakamın çok üzerinde olduğu tahmin edilmektedir.

Elektrik Akımı ve İnsan Vücuduna Etkileri

Benjamin Franklin‘in yıldırımlar üzerinde yaptığı çalışma ile keşfedilen elektrik; aslında yaşamın mikro ve makro ölçülerinde daha önceden de var olmaktaydı. Franklin’in bu deneyi var olan elektriğin modern hayatın vazgeçilmez bir parçası olması yolunda atılan ilk adımı olmuştur. Elektriğin modern hayatın vazgeçilmezi olurken bazı tehlikeleri de yanında getirmiştir. Özellikle elektrik akımı ile temas ağır yaralanmalara hatta ölüme dahi sebep olmaktadır. Elektrik akımının vücuttan geçmesi öncelikle sinir sitemine hasar vermesinin yanında kalp ritminin bozulmasına hatta durmasına bile sebep olmaktadır. Elektrik akımının vücuda temas ettiği yerlerde, girdiği ve çıktığı noktalarda ciltte ve derin dokularda yanıklar oluşturur. Ciltteki yanık yarasının küçük olmasına karşın derin dokularda şiddetli hasar olabilir. Elektriğin vücuda girdiği ve çıktığı noktalarda her zaman birer yara vardır. Giriş yarası oldukça küçük olabilir ama çıkış yarası geniş ve derin olabilir.

Elektrik akımının oluşturacağı hasar;

* Maruz kalınan gerilimin büyük veya küçük voltaj olmasına
* Vücut direncine
*Ortam şartlarına

* Elektrik akımının kaynağı ile geçen temas süresi
* Akımın vücutta izlediği yola bağlıdır.

 

Elektrik akımının insan vücudu üzerinde etkisi incelendiğinde bir kısmının direk bir kısmının ise dolaylı bir şekilde olduğu görülmektedir. Elektrik akımı ile meydana gelen kazalar, etki bakımından üç ana gruba ayrılabilirⁱ:

• Elektrik akımının doğrudan doğruya sinirler, adaleler ve kalbin çalışması üzerine etkisi
• Elektrik akımının sebep olduğu ısınmanın yaptığı zararlar, mesela arkın sebep olduğu yanmalar.
• İnsan için zararlı olmayan çok küçük akımlarda, korku sebebi ile mesela düşme, çarpma vb. gibi mekanik zararlar.

Bu etkiler incelendiğinde en büyük zararın sinir ve adaleler üzerinde ki direk etkisi olduğu söylenebilir.ⁱⁱ

	Akım Aralığı
Vücuda Gösterdiği Etki	Kadın	Erkek
Hissetme sınırı: Gıdıklanma hissi oluşur	0.25mA- 0.5mA	0.5mA-1mA
Uyuşma Hissi: Temas eden yerde rahatsızlık duygusu oluşur	1mA-2mA
Son Bırakabilme Noktası: Elde kolda kramplar oluşur, tansiyon yükselir	9mA	15mA
Çırpınım Seviyesi: Kalpte fibrilasyon meydana gelir, bilinç kaybı oluşabilir	500mA altında 0.2 sn veya 75mA altında 0.5sn
Bilinç Kaybı: Kas kontrolü kaybedilir, kas kasılmaları akım kesilene kadar devam eder, akciğer şişer	3A-8A

 

Tablo :Elektrik Akımının İnsan Üzerine Etkisi (http://ecmweb.com/ (Electrical, Construction & Maintenance Magazine)

Elektrik akımının etkisi ortamın nemlilik derecesine, kazalının elektrik akımına yakalandığı vücut pozisyonuna hatta yukarıdaki tabloda görüldüğü gibi cinsiyete göre de değişmektedir. Akımın insan vücudundaki etki süresinin önemi büyüktür. “Kalp üzerinden 0,3 saniyeden daha uzun süre 80 mA mertebesinde bir akım geçerse kalp kaslarının kasılması ve tehlikeli fibrilasyon başlar ve olay çoğu zaman ölümle sonuçlanır. Kalbin normal çalışma periyodu 750 ms’dir. Eğer akımın kalp üzerindeki etki süresi 200 ms mertebesinde ise bunun zararı yoktur. Özellikle 750 ms’den daha uzun süre etki eden akımlar tehlikelidir”.ⁱⁱⁱ

Kaçak Akım Rölesi (K.A. Rölesi)

 

Normal işletme yolunun içinde dönmesi gereken akımın bulunmaması gereken iletken kısımlaraçeşitli nedenlerle geçmesi suretiye kaçak akım oluşur. Kaçak akım (K.A.) rölesi devamlı olarak fazdaki akımı nötrdeki akımla kıyaslar. İkisi arasındaki fark (kaçak akım) toprağa akar, sağlıklı bir devrede izolasyondan ve kayıplardan dolayı her zaman azda olsa bir miktar kaçak akım mevcuttur. K.A. rölesi faz ve nötr arasındaki farkın daha önceden belirlenen seviyeye geldiğinde devreyi kesmeye yarar.^iv

 

Resim 1: K.A. rölesinin Bağlantı şekli

 

K.A. rölesi sistemde bağlandığı terminalin giren ve çıkan akım değerlerini ölçer. Yandaki resimde de görüldüğü gibi terminaller ve sigorta arasında set edilen değerin üzerinde bir kaçak akım varsa devreyi keserek herhangi bir can ve mal kaybının önüne geçer.

K.A. Rölesi Çalışma Prensibi

K.A. rölesi esas itibariyle basit bir çalışma mantığına sahiptir. K.A. rölesi içerisinde toroidal ölçüm transformatörü bulunmaktadır. Bu transformatör özellik olarak içerisinden geçen akımın toplamında bir dengesizlik veya bir eşitlik olduğu vakit, bu dengesizliğin oranında bir akım endükler. K.A. rölesi temel olarak toroidal transformatörün bu özelliğinin üzerine kurulmuştur. Sistemde kaçak akım oluşması durumunda faz ve nötr üzerindeki akımda bir fark oluşur. Bu durum toroidal transformatör üzerinde bir manyetik akı oluşturur ve sargı üzerinde akım indüklenir. Oluşan bu akım kumanda devresinin elektromanyetik bobinini harekete geçirir. Böylece cihazın kapalı konumda bulunan ana kontakları açık konuma geçerek faz ve nötr iletkenleri ile şebekeyi birbirinden ayırır^v.

K.A. Rölesinin Mevzuattaki Yeri

Yerel mevzuatımıza baktığımızda elektrikle ilgili birçok dolaylı veya doğrudan madde bulunmaktadır. K.A. röle ilgili maddelerin genellikle Çalışma ve Sosyal Güvenlik Bakanlığı ve Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığının mevzuatında bulunmaktadır. Elektrik iç tesisleri yönetmeliğinin 18. Maddesinde elektrik ana dağıtım noktalarına yangından korumaya yönelik K.A. rölesinin (300mA anma kaçak akım değerine sahip K.A. rölesi) kullanılması, tali dağıtım noktalarına ise hayat korumaya yönelik K.A. rölesinin (30mA anma kaçak akım değerine sahip K.A. rölesi) düzeneği ile birlikte termik manyetik şalter veya otomatik sigorta (ayrı ayrı veya birlikte) konulması ve tüm koruma düzenleri arasında seçicilik sağlanması yer almaktadır. K.A. rölesinin kullanımında dikkat edilecek hususlar ve nasıl kullanılacağı Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliğinde söz edilmektedir. İş sağlığı güvenliği tüzüğünün 315. maddesinde kaçakların belli seviyenin üstüne çıkmasını engelleyen K.A. rölesi aynı şekilde topraklı cihazlarda topraklamada bir sıkıntı yaşandığında devreyi kesen kontaktörün bulunması uygun bulunmuştur. Çeşitli mevzuatlarda elektrikten kaynaklanan iş kazası ve yangınların engellenmesi için birçok hüküm mevcuttur. K.A. röleleri elektrikten kaynaklanan iş kazaları ve yangınların engellenmesinde önemli rol oynaması hasebiyle bu hükümlerle dolaylı yoldan olsa da ilişkilendirilebilir.

K.A. Rölesi Bağlantı Yapısı ve Etiket Değerleri

Nominal akım Değeri (In): K.A. rölesinin kullanılabileceği işletme akımını ifade eder. Kaçak akım koruma röleleri herhangi bir termik veya manyetik koruma yapma özelliği yoktur. Sistemde herhangi bir kaçak akım olduğunda devreyi keserler. K.A. rölesi seçilirken kendinden önceki devrenin işletme akımı göz önünde bulundurulur^vi.

On/off Butonu: K.A. rölesinin devreye alınması ve devreden çıkarılması işleminde kullanılır.

Bağlantı Şeması: K.A. rölesinin sisteme bağlanma şeklini gösterir.

Anma Kaçak Akımı: K.A. röleleri iki ana amaca hizmet etmektedir. Bunlar insan hayatını koruma ve kaçak akım kaynaklı olabilecek yangınları engelleme olarak sıralanabilir. Standart IEC 60479-1’e göre kaçak akımın 30mA değeri, insan sağlığı açısından sınır değeri olarak kabul edilir. K.A. röleleri 30mA (sınır değerinde) ve üstündeki değerlerde devrenin enerjisini ani olarak keserek güvenli bir koruma sağlar^vii. Kaçak akım 300mA değerini geçtiğinde ısınmadan kaynaklanan yangın tehlikesi söz konusu olur. K.A. röleleri seçilirken insan hayatı için 30 mA; yangın tehlikesi içinde 300mA’lik anma kaçak akım değerine sahip K.A. röleleri tercih edilmelidir.

Standart: K.A. rölesinin üretildiği standardı gösterir. Ulusal ve uluslar arası birçok standart bulunmaktadır. Belli başlı standartlar; TS EN 61008-1, TS EN 61008-2-1

EN 61008-1, EN 61008-2-1 IEC 61008-1, IEC 61008-2-1. K.A. rölesi seçilirken uygun standarda olmamasına ve işaretinin bulunmasına dikkat edilmelidir.

Test Butonu: K.A. rölesi sisteme bağlandıktan sonra çalışıp çalışmadığını kontrol etmek amacıyla üzerindeki test butonu kullanılmalıdır. Bunun dışında sisteme ve şaltere zarar verebilecek; çıkışları kısa devre etmek gibi yöntemler kesinlikle kullanılmamalıdır^viii.

Nötr Bağlantı Terminali: N nötrü ifade eder, K.A. rölesinin genel prensibi faz ve nötrün arasındaki dengesizliği algılaması üzerine kurulu olduğundan dolayı K.A. rölesi faz ve nötr arasına monte edilir.

Faz Bağlantı Terminali: Kullanılan sistemin monofaz veya trifaz olmasına göre terminal sayısı değişir. Monafaz sistemlerde bir terminal bulunurken trifaz sistemlerde üç terminal bulunmaktadır. Bir diğer değişle monofaz ve trifaz olması K.A. rölesinin kutup sayısını değiştirir. Monofaz sistemlerde 2 kutuplu (2P) trifaz sistemlerde 4 kutuplu (4P) K.A. röleleri kullanılır. Üst kısımda verilen örnek şemadaki K.A. rölesi 4 kutuplu bir trifaz K.A. rölesidir.

 

K.A. rölesinin kullanımında dikkat edilecek hususlar ve yapılan hatalar

 

Piyasada bulunan bazı K.A. rölelerinin anma kaçak akım değeri üzerinde bulunan tuşlardan 30mA’den 300mA’e kadar değiştirilebilmektedir. Bu tür K.A. röleleri işverene maddi olarak daha uygun gelmektedir ama iş güvenliği açısından bir risk oluşturmaktır. İşveren işçilerin keyfi olarak bu tür K.A. rölesinin anma kaçak akım değerinin değiştirilmesini engelleyecek tedbirler almalıdır. Yargıtay kararı çok açıktır “tedbir kişinin kendi dikkatine ve inisiyatifine bırakılamaz” ^ix

Genel olarak K.A. rölesindeki yanlış uygulamalar topraklamanın düzgün yapılmamasından kaynaklandığı gözlenmektedir. “Piyasada çokça kullanılan sıfırlama; nötr ve toprak ucun birleştirilmesi, kaçak akımın yükün gövdesinde kalmasına sebep olur. Daha sonra yükün toprağa değen kısmından dolayı K.A. rölesi sürekli devreyi keser”^x. Cihazdan sonra; tesisata nötr iletkeni ve koruma iletkeni ayrı ayrı olmalıdır. Topraklama korumalı cihazların topraklaması, nötr iletkeni ile değil, sadece koruma iletkeni ile yapılmalıdır.

K.A. Röleleri anma kaçak akımının önceden belirlenmiş seviyeye geldiğinde hemen devreyi kesen ve gecikmeli kesen olarak 2 çeşit tipte üretilir. Gecikmesiz tip kaçak akım koruma şalterleri herhangi bir hata durumunda gecikmesiz olarak anma kaçak akım seviyelerinde 300 ms’ den daha kısa bir sürede ani olarak açma yaparlar. Bazı uygulamalarda sistemde 300 mA’ in üzerinde oluşan hata akımlarında tali dağıtım kutusundaki 30 mA’ lik kaçak akımdan daha önce ana dağıtım kutusundaki çıkışındaki 300 mA’ lik K.A. rölesi devreyi keserek tüm sistemi enerjisiz bırakabilmektedir. Bu yüzden ana dağıtım kutusu çıkışında kullanılacak K.A. rölesi gecikmeli tip olması daha uygundur^xi.

Şekil 4:Panoda K.A. Rölesi Uygulaması

Uygulamalarda yangından koruma K.A. rölesi (300mA K.A. rölesi) işletmeye dışarıdan gelen 3 faz şebeke geriliminde sigortadan sonra bağlanmalıdır. Şebeke 3 faza ayrıldıktan sonra, her faz kullanılacak ekipmana ve bağlanılacak sisteme göre dengeli bir şekilde gruplandırılır. Her ekipman veya sistem kendi içinde işletmeden dolayı bir miktar kaçak akıma sebep olur. Fazlar gruplandırırken mevcut işletmeden kaynaklanan kaçaklarda göz önünde bulundurulmalıdır. Çıkışlara bağlanılacak ekipmana göre bazen bir çıkışa tek K.A. rölesi bağlanırken bazen de 3, 4 çıkışa beraber tek K.A. rölesi bağlanabilir. Çok fazla çıkışın tek K.A. rölesine bağlanmasının maliyeti azalttığı bir gerçektir ama hata tespitini zorlaştırması ve mevcut işletme kaçaklarından dolayı K.A. rölesinin sürekli açma yapması büyük sorundur. İşletmelerde yangından koruma K.A. rölesinden sonra resim 3’de görüldüğü gibi hayat koruma K.A. rölesi kullanılmalıdır. Eğer sistemde kendi işletme kaçak akımı yüksek ekipman varsa; ark kaynağı, kaynak makinesi, yüksek rezistanslı ısıtıcılar vb. bu ekipmanlar mümkün olduğu kadar tek K.A. Rölesi üzerinden beslenmelidirler.

 

Sonuç

Genellikle iş güvenliğine yapılan yatırımlar işveren tarafından bir külfet ve mevzuattan kaynaklanan bir zorunluluk olarak görülmektedir. Bundan dolayı alınan tedbirler bazen göstermelik olarak yapılmaktadır. İş güvenliğinin ilk adımı olarak işverene ve iş güvenliğinde sorumlu bütün çevrelere iş güvenliğine yapılacak yatırımın aslında bir külfetten ziyade iş kazasından korunmayla can ve mal güvenliği sayesinde elde edilecek yarar gösterilmelidir. Ülkemizde iş kazalarında elektrikle temas önemli bir risk oluşturmaktadır. İşverenler ve iş güvenliğinden sorumlu personelin K.A. rölesi seçimi yaparken öncelikle K.A. rölesinin yapılan işe ve işletmeye uygun özelliklerde olması sağlanmalıdır. Güvenilir markalardan gerekli standartları taşıyan K.A. röleleri temin edilmelidir. K.A. rölesi seçiminde öncelik fiyattan ziyade kalite ve güvenebilirlik olmalıdır.

İletişim:

Recep GÜNER

İş mftş yrd.

Elektrik ve Elektronik Müh.