Test Cihazları

Fotovoltaik Tarlarda IT Şebekelerinde Empedans Ölçümü

sonel görsel 13
IT Sistemlerinde 900 V AC’ye Kadar Gerilimlerde Fotovoltaik Tarlalarda Döngü Empedansı Ölçümü, modern PV sistem teşhisindeki en büyük zorluklardan biridir. Yüksek gerilimler, IT ağlarının özel yapısı, inverterlerin varlığı ve kurulumların büyük ölçekli olması; yalnızca özel ekipmanları değil, aynı zamanda bilgi, deneyim ve hassas şekilde planlanmış bir ölçüm metodolojisini de gerektirir. Peki bu tür ölçümler güvenli ve etkili bir şekilde nasıl yapılabilir? Hangi standartlara uyulmalıdır ve özellikle nelere dikkat edilmelidir?

Giriş

Yenilenebilir enerji sektörünün, özellikle de fotovoltaiklerin dinamik gelişimi, büyük PV kurulumlarının sayısını önemli ölçüde artırmıştır. Enerji sektöründe zaman zaman yaşanan dalgalanmalara rağmen, fotovoltaik tarlalara yapılan yatırımlar yüksek seviyelerde kalmaya devam etmektedir. Aynı zamanda, kurulumun çalışma parametrelerinin hassas teşhisine olan talep de artmaktadır. Bu parametrelerden biri olan kısa devre döngü empedansı (ZS) ölçümleri, elektrik çarpmasına karşı koruma sistemlerinin ve kısa devre korumasının doğru çalışıp çalışmadığını doğrulamak ve PV sisteminin tasarım kriterlerine uygunluğunu kontrol etmek açısından hayati öneme sahiptir. Ancak, özellikle IT ağ sistemlerinde çalışan fotovoltaik tarlalarda kısa devre döngü empedansı ölçümleri, aşağıdaki gibi özellikler nedeniyle birçok zorlukla karşı karşıya kalmaktadır:
  • Klasik ölçüm yöntemlerini bozabilecek inverterlerin varlığı,
  • Güneş ışınım düzeyindeki dalgalanmalardan kaynaklanan değişken enerji üretim koşulları, bu da ölçüm sonuçlarının kararlılığını etkiler,
  • Yüzlerce MWp’ye ulaşan kurulum kapasitesi ve birkaç hektara yayılan PV tarlalarına özgü uzun kablo hatları ve büyük mesafeler,
  • Elektrik çarpmasına karşı korumanın etkinliği için temel olan IT ağ sisteminde döngü empedansı ve topraklama yönteminin önemi,
  • İnverter çıkışındaki gerçek gerilimin 800 V AC’yi aşması, bu da özel ölçüm cihazlarının kullanılabilirliğini sınırlar.
Bu makale, fotovoltaik tarlalardaki IT sistemlerinde kısa devre döngü empedansı ölçümlerinin doğasını, ölçüm metodolojisini ve 900 V AC’ye kadar olan sistemlerde sonuçların yorumlanmasını ele almaktadır.

PV Tarlalarında IT Ağlarında Kısa Devre Döngü Empedansı Ölçümleri Yapılmalı mı?

Elektrik ölçüm uzmanları, IT ağ sistemleri içinde çalışan fotovoltaik kurulumlarda kısa devre döngü empedansı (ZS) ölçümlerinin gerekliliği konusunda sıklıkla tereddüt yaşamaktadır. Ayrıca, inverterlerin varlığı nedeniyle ölçüm sonuçlarının güvenilirliği de bir diğer tartışma konusudur. Giriş bölümünde belirtilen diğer faktörler de ek zorluklar doğurmaktadır. Bu sorunun yanıtı nettir: Evet, kısa devre döngü empedansı ölçümleri gereklidir ve kapsamlı bir şekilde yapılmalıdır. Ayrıca, tek bir ölçüm yeterli olmayabilir; ağ parametrelerini ve mevcut koruma sistemlerinin etkinliğini tam anlamıyla değerlendirmek için farklı simüle edilmiş, olası senaryolar altında birden fazla test yapılmalıdır. Bu ölçümlerin temelini oluşturan geçerli standartlar şunlardır:
  • HD 60364-6 – Elektrik kurulumlarının kabul ve periyodik test gerekliliklerini tanımlar,
  • HD 60364-7-712 – Alçak gerilimli elektrik kurulumları – Bölüm 7-712: Özel kurulum veya yerler için gereklilikler – Güneş fotovoltaik (PV) güç sistemleri,
  • HD 60364-4-41 – Alçak gerilimli elektrik kurulumları – Bölüm 4-41: Güvenlik için koruma – Elektrik çarpmasına karşı koruma,
  • EN 62446 – Fotovoltaik sistemlerde test, inceleme ve denetim gereklilikleriyle ilgilidir.
Yukarıdaki standartlara uyulması, kurulum güvenliğinin sağlanması ve test edilen sistemin tasarım kriterlerine uygunluğunun doğrulanması için gereklidir. Makalenin sonraki bölümleri, fotovoltaik tarlalardaki IT ağlarında empedans ölçümlerinin özel yönlerini ele almaktadır.

IT Ağ Sistemi

IT ağı sistemi, maksimum personel güvenliği ve yüksek güç besleme güvenilirliğinin gerektiği—TN veya TT ağ sistemlerinde aşırı akım kesicilerini tetikleyebilecek acil durumlar dahil—yerlerde kullanılır. IT ağının konfigürasyonu özel öneme sahiptir; tüm canlı parçalar (L1, L2, L3 ve varsa N) topraktan izole edilmiştir veya yüksek empedans yoluyla (örneğin bir kıvılcım aralığı veya 1500 Ω direnç üzerinden) topraklanmıştır. Açığa çıkan iletken bölümler ise doğrudan topraklanır. Daha detaylı bilgi almak için Linkedin sayfamızdan da bizi takip edebilirsiniz. sonel diyagram
sonel görsel 1

Şekil 2. IEC 60364-1 standardına göre olası IT ağ konfigürasyonları:
a) Yüksek empedans Z üzerinden topraklanmış transformatör nötr noktası ile 1 fazlı IT sistemi
b) Nötr iletkeni olmayan, transformatör nötr noktası kıvılcım aralığı üzerinden topraklanmış 3 fazlı IT sistemi
c) Nötr iletkenli, transformatör nötr noktası yüksek empedans Z üzerinden topraklanmış 3 fazlı IT sistemi
IT sisteminin etkili çalışmasını sağlamak için, açığa çıkan iletken bölümler uygun şekilde topraklanmalıdır. Bu işlem birkaç farklı şekilde yapılabilir: bireysel olarak, grup halinde veya toplu olarak.

sonel görsel 2

Açıkta kalan akım taşıyan bölümlerin korunması, bu bölümlerin topraklama sistemine bağlanmasıyla sağlanır – bkz. Şekil 1 ve Şekil 2.
IT Ağının Çalışma Durumunun İzlenmesi
IT sistemlerinde aşağıdaki izleme ve koruma cihazları kullanılabilir:
IMD – yalıtım izleme cihazları,
RCM – artakalan akım izleme cihazları,
IFLS – yalıtım hatası tespit sistemleri,
OCPD – aşırı akım koruma cihazları,
RCD – kaçak akım koruma cihazları.
IT ağlarında standart uygulama, toprağa göre yalıtımı sürekli izleyen bir cihaz olan IMD (Insulation Monitoring Device – Yalıtım İzleme Cihazı) kullanmaktır. IMD, yalıtım direncindeki düşüşü tespit eder ve bir arıza olduğunu (örneğin görsel ve/veya sesli bir alarm yoluyla) belirtir, ancak enerji beslemesini hemen kesmez. Bu sayede sistem çalışmaya devam edebilir (enerji sürekliliği sağlanır) ve arıza giderilene kadar herhangi bir duraksama yaşanmaz. Ancak, ilk arızaya müdahale edilmemesi, ikinci bir arızaya yol açabilir; bu da fazlar arası kısa devreye neden olur ve aşırı akım koruma sisteminin enerji beslemesini kesmesini zorunlu hale getirir.
IMD sayesinde, IT sistemi yüksek enerji sürekliliği sağlar, ancak bu sistemin düzgün çalışması için düzenli izleme ve ilk arızaya hızlı müdahale şarttır.
IT ağlarının yapısı ve işleyişi hakkında daha fazla bilgiye, örneğin Julian Wiatr tarafından yazılan “Ochrona przeciwporażeniowa w sieci o układzie zasilania IT” (IT Besleme Sistemlerinde Elektrik Çarpmasına Karşı Koruma) başlıklı yayında ulaşılabilir.
IT Sisteminin Özelliklerinin Kısa Devre Döngü Empedansı Ölçümlerine Etkisi
IT sisteminin özellikleri, fotovoltaik kurulumlarda kısa devre döngü empedansı ölçüm metodolojisi açısından belirleyicidir. TN sistemlerinin aksine, faz iletkeninin (a) açıkta kalan iletken bir bölgeyle veya (b) bir devre/cihazın koruyucu iletkeniyle kısa devre yapması durumunda TN sistemlerinde yüksek hata akımları oluşur. Ancak IT ağlarında, açık iletken parçalara karşı meydana gelen ilk hata, yalnızca küçük kapasitif akımlar üretir (genellikle birkaç miliamper düzeyindedir).
Burada kısa bir açıklama faydalı olacaktır: Kapasitif akım, kabloların (diğer iki faz iletkeni) ve alıcı cihazların toprakla olan kapasitansından kaynaklanır. IT sistemlerinde transformatörün nötr noktası doğrudan topraklanmamıştır, bu nedenle örneğin faz-toprak arızası gibi bir durumda, arıza akımı topraklama empedansıyla sınırlanmaz; bunun yerine, hat-toprak kapasitansı tarafından belirlenir. Bu nedenle, geleneksel ölçüm yöntemleri güvenilir sonuçlar vermeyebilir ve elde edilen değerlerin yorumlanması, test anındaki ağ konfigürasyonunun derinlemesine analizini gerektirir.
Ayrıca şu da vurgulanmalıdır: Bir devredeki arıza, her zaman metalik bir faz-toprak kısa devresi olmak zorunda değildir. Bu bağlamda HD 60364-4-41, açıkta kalan iletken bir parçayı içeren bir arızaya atıfta bulunur. Bu makalede, “toprak arızası” ve “ground fault” terimleri, ilgili standartta verilen anlamıyla kullanılacaktır. Ayrıca, sektörel literatürde sıklıkla “birinci” ve “ikinci toprak arızası” terimleri geçse de, bu makalede yukarıda belirtilen standardın terminolojisi esas alınacaktır.

sonel 3
sonel görsel 4

Devredeki İlk Arıza
Devredeki tekil (ilk) bir arıza, büyük hata akımlarına neden olmaz çünkü bu akımlar, kalan faz iletkenlerinin toprağa göre olan kapasitansları ve PE koruyucu iletkeni üzerinden kapanır ve galvanik olarak bağlı ağ içinde kapalı bir devre oluşturur. Bu akımın değeri, arızanın yerinden değil, tüm kurulumun mevcut konfigürasyonundan etkilenir.
IT sisteminde ilk arızadan sonra etkili elektrik çarpmasına karşı koruma sağlamak için aşağıdaki koşul sağlanmalıdır:
Ra·Ik1 ≤ 50 V AC
Ra·Ik1 ≤ 120 V DC
Burada:
Ra – Açıkta kalan iletken parçaların topraklama direnci ile koruyucu iletken direncinin toplamı [Ω],
Ik1 – İlk arıza akımı [A], kaçak akımlar ve toprak empedansı dikkate alınarak.
Eğer açıkta kalan iletken elemanlar uygun şekilde topraklanmışsa, devredeki ilk arıza bir çarpılma tehlikesi oluşturmaz ve bu nedenle hasar gören devre hemen devre dışı bırakılmaz (bu durum sadece IMD/UKSI tarafından sinyallenir).
IT ağı, ilk arıza durumunda, bileşenlerinin topraklama yöntemine bağlı olarak bir TN veya TT ağına benzeyebilir (bkz. Şekil 3).
TT – Bireysel cihazların topraklaması ayrı ayrı veya grup halinde yapıldığında – Şekil 3a, Şekil 3b. Dönüşüm örneği için bkz. Şekil 5a.
TN – Tüm cihazlar ortak bir topraklama sistemine bağlı olduğunda – Şekil 3c. Dönüşüm örneği için bkz. Şekil 5b.

sonel görsel 5

HD 60364-4-41 gerekliliklerine uygun olarak gereken otomatik enerji kesme süresinin doğru şekilde belirlenebilmesi için, PV kurulumunun tasarımcısı, devrede ilk arıza meydana geldikten sonra IT ağının hangi sistem tipine dönüşeceğini belirtmelidir.
Bu standarda göre, son devrelerin nominal akımı aşağıdaki değerleri aşmıyorsa:
En az bir priz içeren besleme devreleri için 63 A,
Yalnızca sabit olarak bağlı elektrikli alıcıları besleyen devreler için 32 A,
Maksimum kesme süresi, Tablo 1‘de verilmiştir.
Aynı standart, TN ve TT sistemleri için, yukarıdaki değerleri aşan son devrelerde kesme süresinin şu süreleri geçmemesi gerektiğini belirtir:
TN ağları için: 5 saniye,
TT ağları için: 1 saniye.
Yaklaşık 1 MWp kapasiteli büyük bir fotovoltaik tarla, besleme devrelerinde 63 A’yı aşan akımların söz konusu olduğu bir sistem olarak değerlendirilir; bu nedenle maksimum 1 saniye veya 5 saniyelik bir kesme süresi varsayılır.
Tablo 1. HD 60364-4-41 gerekliliklerine uygun olarak nominal akımı ≤63 A olan prizler ve nominal akımı ≤32 A olan sabit alıcılar için gereken otomatik kesme süreleri.

**) 1 saniyelik kesme süresi, yeni standart olan HD 60364-4-41:2017-09‘da belirtilmiştir.

Devredeki İkinci Arıza

Devredeki ilk arızanın aksine, ikinci arıza, klasik bir kısa devre döngüsünün oluşmasına yol açar ve bu da çok daha yüksek bir hata akımı üretir. Bu nedenle, IT ağında kısa devre döngü empedansı ölçümü, farklı topraklama konfigürasyonları ve olası arıza durumları dikkate alınarak çeşitli senaryoların analizini gerektirir.
sonel gorsel 6

IT ağında ikinci arıza – TN sistemi olarak değerlendirilmesi
Sistemdeki tüm iletken parçalar ortak bir koruyucu iletkene bağlıysa (bkz. Şekil 3c), devrede ikinci bir arıza meydana geldiğinde hata akımı, kısa devre döngü empedansı tarafından belirlenir. Burada mutlaka en kötü senaryo göz önünde bulundurulmalıdır, yani farklı devrelerde meydana gelebilecek iki arızanın aynı anda oluşması. Örneğin, bir fazın açıkta kalan bir iletken parçayla arıza yaptığı bir inverterin transformatöre oldukça uzak olduğu ve başka bir fazın da başka bir inverterde (o da transformatöre oldukça uzak) arızaya yol açtığı bir durumda; bu iki arıza için hata akımı, çoğunlukla eşpotansiyel bağlantıların farklı bölümlerinden geçecektir. Bu, Şekil 3c’de gösterildiği gibi tek bir eşpotansiyel iletkenin bulunduğu sistem versiyonunu ifade eder. Bu konfigürasyonda hata yolunun uzunluğu iki katına çıkar (bu nedenle her iki formülde de paydada 2 yer alır).
IT sistemleri nötr iletkenli olarak gelir (bkz. Şekil 2), ancak nötrsüz sistemler daha yaygındır. Her iki durum da uygun formüller kullanılarak değerlendirilmelidir:
Nötr iletkeni olmayan IT sistemi
ZS ≤ U / (2·Ia)
Nötr iletkenli IT sistemi
Z’S ≤ U0 / (2·Ia)
Burada:
ZS, Z’S – Faz iletkeni ile koruyucu iletkenin oluşturduğu kısa devre döngü empedansı (ZL + ZPE),
U0 – Faz ile nötr iletken arasındaki nominal gerilim (UL-N),
U – Fazlar arası nominal gerilim (UL-L),
Ia – Koruma cihazının belirli süre içinde tetiklenmesini sağlayacak akım (TN ağları için, bu makaledeki “Devredeki İlk Arıza” bölümünde belirtilen gerekliliklere göre).
IT ağında ikinci arıza – TT sistemi olarak değerlendirilmesi
Eğer bir IT ağında açıkta kalan iletken parçalar ayrı ayrı ya da grup halinde topraklanmışsa (bkz. Şekil 3a, Şekil 3b), sistem bir TT sistemine dönüşecek şekilde değerlendirilmelidir. Otomatik enerji kesme uygulaması için, hangi koruma yöntemi (aşırı akım ya da artık akım cihazı) kullanılırsa kullanılsın, elektrik çarpmasına karşı koruma amacıyla şu koşul sağlanmalıdır:
Ra ≤ UL / Ia
Burada:
Ra – Topraklama elektrodu ile koruyucu iletkenlerin toplam direnci,
UL – İzin verilen dokunma gerilimi (genellikle 50 V; yüksek riskli ortamlarda 25 V veya 12 V),
Ia – TT ağları için, koruma cihazını gerekli sürede tetikleyen akım (bu makaledeki “Devredeki İlk Arıza” bölümüne bakınız).
Ölçüm Prosedürü
Tasarım dokümantasyonu incelendikten sonra (şemalar genellikle transformatör merkezinde bulunur) ve gerekli tüm bilgiler elde edildikten sonra ölçüme başlanabilir.
Ama gerçekten hazır mıyız? Uygun ölçüm cihazına, kişisel koruyucu ekipmana ve güvenli şekilde test yapabilecek araçlara sahip miyiz?
Büyük PV kurulumlarında (yaklaşık 1 MWp), 1500 V DC / 800 V AC çalışma gerilimli inverterler standarttır. Ancak pratikte AC tarafındaki gerilimin 850 V’un üzerine çıkabileceği unutulmamalıdır—bu, olağandışı bir durum değildir. Şu anda, bu koşullarda kısa devre döngü empedansı ölçebilen piyasadaki tek cihaz: Sonel MZC-340-PV’dir. Bu cihaz, 900 V AC’ye kadar çalışmak üzere tasarlanmıştır ve en önemlisi, CAT IV 1000 V ölçüm kategorisi gerekliliklerini karşılamaktadır.
Not: Ölçüm cihazının ölçüm kategorisi tek başına yeterli değildir! Ölçümde kullanılan aksesuarlar da uygun kategoriye sahip olmalıdır. Çünkü bir ürün başka cihazlar ya da aksesuarlarla birlikte çalıştığında, bağlı olan cihazlardan en düşük kategoriye sahip olan geçerli olur. Sonel MZC-340-PV söz konusu olduğunda bu bir sorun teşkil etmez; çünkü cihazın özel aksesuarları da CAT IV 1000 V olarak sınıflandırılmıştır.
Ayrıca, kişisel koruyucu ekipman da gereklidir: dielektrik eldivenler, yüz korumalı kask, gerilim dedektörü ve topraklama cihazı (kısa devre kablosunun tavsiye edilen kesiti ≥35 mm²).
Not: Pratikte, topraklama cihazının sigorta tabanlarına, sigorta anahtarlarına veya sigorta kesicilere uygulanması daha kolay gibi görünse de, bu önerilmez. Çünkü topraklanmış hattı enerjilendirirken, sigorta teli devrede kalmalıdır; bu da, daha önce farklı bir fazda oluşmuş bir arıza varsa, IT devresinde ilk arızayı oluşturarak kısa devre döngüsü riski yaratabilir.
Fazlar Arası ZS Ölçümleri
Seçilen inverter kapatıldıktan sonra, Sonel MZC-340-PV cihazı ile faz çiftleri arasında ölçüm yapılır: L1-L2, L1-L3 ve L2-L3. Her sonuç cihazın hafızasında saklanır. Ölçüm sırasında timsah klipsleri kullanılıyorsa, çenelerin vida terminallerine sıkıca oturduğundan emin olun. Timsah klipsleriyle bağlantı mümkün değilse (oldukça yaygın bir durum), ucu sivri problar kullanılmalı ve her fazın vida terminaline sıkıca bastırılarak bağlantı sağlanmalıdır.

sonel görsel 7 sonel görsel 9
sonel görsel 10

İnverterde ZS Ölçümleri ve Trafo Merkezinde Hat Arızası (Devrede Çift Arıza Durumu)
Fazlar arası ölçümlerde olduğu gibi, inverter kapatılır. Ölçümü yapılan hattın diğer ucunda, yani trafo merkezinde, bu invertere gelen hat bağlantısı kesilir – bunun için sigorta anahtarı kapatılır. Alternatif olarak, trafo merkezinin tamamı şebekeden ayrılabilir. Gerilim test cihazı kullanılarak, test edilen devrede gerilim bulunmadığı doğrulanır (yani doğru hattın kesildiğinden emin olunur).
İlk olarak, topraklama cihazı toprak potansiyeline bağlanır (örneğin, trafo merkezinin koruyucu topraklamasına), ardından kesilmiş hattın fazına (örneğin L3) bağlanır. Bu işlem, bu hatta devrede bir arıza oluşumunu simüle eder.

sonel görsel 11

Şekil 9. Ölçüm için kurulumun hazırlanmasına yönelik adımların diyagramı
Sigorta anahtarı kullanılarak devreyi ayırma.
Topraklama cihazını, trafo merkezinin PE iletkenine bağlama.
L3 hattının topraklanması.
L3 fazının V-terminaline topraklama bağlantısı yapılması mümkün olsa da önerilmez.
Devrenin yeniden bağlanması.
Güvenlik nedenleriyle, topraklama cihazının kompakt şalterlerin bara sistemine (yani transformatör ile sigorta ayırıcılar arasına) veya transformatörün alçak gerilim terminallerinden birine bağlanması önerilmez. Aynı sebeple, transformatördeki kıvılcım aralığının köprülenmesi de tavsiye edilmez.

sonel görsel 12

Şekil 10. Devrede arıza simülasyonu yöntemleri:
a) Sigorta ayırıcı çıkışında (güvenli),
b) Kompakt şalterin barasında (güvenli değil),
c) Kıvılcım aralığı üzerine köprü atılması (güvenli değil)
Devrede ilk arıza simülasyonu yapıldıktan sonra, daha önce kapatılan sigorta ayırıcı tekrar açılarak enerji geri verilebilir. Alternatif olarak, trafo merkezi tamamen kapatıldıysa, kompakt şalter uzaktan yeniden açılabilir. İnverteri kesinlikle açmayın!
İnverterde, Sonel MZC-340-PV ölçüm cihazının test uçlarından biri – timsah klipsli olanPV panellerin metal montaj yapısına bağlanır, böylece doğrudan topraklama bağlantısı sağlanır (örneğin topraklama şeridi üzerinden). İkinci test ucu, L1 fazına bağlanır (ölçülen gerilim: 847 V AC).
Başka bir deyişle: ilk arıza L3 fazında simüle edilmişse, ikinci arıza noktası inverter terminalinde oluşturulur (ölçüm cihazı kontrollü bir arıza başlatır) – bkz. Şekil 6a. Sonuç, cihazın hafızasına “L1-PE” olarak kaydedilir.
Timsah klipsli ucu topraklamadan (PE) ayırmadan, ikinci ucu bu kez L1 fazından L2 fazına bağlayın ve yeni bir ölçüm başlatın. Sonuç “L2-PE” olarak cihaz hafızasına kaydedilir.

sonel görsel 13

Seçilen inverterde, ilgili hattın kalan fazları için de aynı bağlantı ve ölçüm işlemleri gerçekleştirilir. Trafo merkezinde enerji kesildikten sonra, topraklama kablosu L3 fazından ayrılır ve L2 fazına yeniden bağlanır; böylece bu hattaki arıza simüle edilir. Daha sonra enerji yeniden verilir ve inverterde L1-PE ve L3-PE için kısa devre döngü empedansı ölçümleri yapılır, elde edilen değerler cihazın hafızasına kaydedilir.
Daha sonra, trafo merkezinde enerji tekrar kesilir ve topraklama cihazı L1 fazına yeniden bağlanır. Enerji verildikten sonra, L2-PE ve L3-PE için kısa devre döngü empedansı ölçümleri yapılır ve elde edilen sonuçlar kayıt altına alınır.
Ölçümler tamamlandıktan sonra, kurulumun orijinal durumuna geri döndürülmesi gerekir. Tüm iletkenlerin ve terminallerin (V terminalleri dahil), daha önce gevşetildiyse, teknik dokümantasyonda belirtilen tork değerlerine uygun şekilde yeniden sıkıldığından emin olun. Bu işlem için tork anahtarı kullanın.
Ölçüm Sonuçlarının Değerlendirilmesi
Elektrik çarpmasına karşı korumanın etkinliği ve koruma seçiciliğinin değerlendirilmesi için, ölçüm sonuçlarını analiz edeceğiz. Örnek olarak, L3 fazı topraklanmışken L1-PE bağlantısına ait kısa devre döngü empedansı değerini kullanacağız.
Fazlar arası ölçümlerin (örneğin L1–L2) ayrıca yorumlanmasına gerek olmadığı varsayılmaktadır; ancak gerekirse, istenilen bağlantı kombinasyonu için detaylı analiz hazırlanabilir.
L1-PE için Ölçülen Parametreler
Kısa devre döngü empedansı: ZS = 170,8 mΩ
Zaman-akım karakteristiğine göre koruma değerlendirmesi
Aşırı akım korumasının etkinliğini doğrulamak için, kullanılan koruma cihazının karakteristiğine başvurulması gerekir. Bu örnekte kullanılan koruma cihazı aşağıdaki gibidir:
Koruma tipi: Ultra Quick NH1 M1 gS 200A 800V AC
Üretici: ETI Ultra Quick NH1 M1 gS 200A 800V AC (s. 121)

sonel görsel 14

Test edilen kurulumun proje dokümantasyonuna dayanarak, devrede ikinci bir arıza meydana gelmesi durumunda IT ağ sisteminin bir TN sistemine dönüşeceği sonucuna varılmıştır (tüm panel taşıyıcı yapıları ve inverterler, ortak PE topraklamasına ve trafo merkezine bağlıdır – bkz. Şekil 3c, Şekil 4b).
Nominal gerilimi 800 V AC olan test edilen sistemin kriterleri göz önüne alındığında, TN ağında gerekli maksimum kesme süresi 5 saniye olarak alınmalıdır.
Otomatik Kesme Koşulunun Doğrulanması
IT sisteminde elektrik çarpmasına karşı korumanın etkinliğini sağlamak için, ölçülen kısa devre döngü empedansı ZS’nin, kurulum için öngörülen 5 saniyelik sürede koruma sağlamaya yetip yetmediği kontrol edilmelidir.
Maksimum İzin Verilen Kısa Devre Döngü Empedansının Hesaplanması
Tanıma göre, ölçülen kısa devre döngü empedansı ZS, sınır değer olan ZSmax’ı aşmamalıdır, dolayısıyla:
ZS ≤ ZSmax
ZSmax = U0 / (2·Ia)
ZS ≤ U0 / (2·Ia)
Burada:
U0 – Toprağa göre nominal faz gerilimi. IT sisteminde ikinci arıza durumunda, fazlar arası gerilim, sistemin dönüştüğü TN ağındaki faz gerilimi olur (örneğin, nominal fazlar arası gerilimi 800 V olan bir IT ağı için bu değerin 800 V olarak formülde kullanılması gerekir).
Ia – Koruma cihazını maksimum 5 saniye içinde tetikleyen akım (bu örnekte kullanılan sigorta için 877 A).
Ölçülen Kısa Devre Döngü Empedansı ile Karşılaştırma
Ölçülen ZS değeri: 170,8 mΩ
Sınır değeri ZSmax:
ZSmax = U0 / (2·Ia) = 800 V / (2 × 877 A) = 800 V / 1754 A = 456,1 mΩ
ZS ≤ ZSmax olduğundan:
170,8 mΩ ≤ 456,1 mΩ
…bu nedenle otomatik enerji kesme koşulu sağlanmaktadır.
Sonuç
Ölçülen kısa devre döngü empedansı, NH1 M1 gS 200 A koruma cihazı kullanıldığında, gerekli maksimum 5 saniyelik sürede etkin bir şekilde otomatik enerji kesilmesini sağlayan gereklilikleri karşılamaktadır.
Özet ve Fotovoltaik Tarlalarda IT Ağlarında Kısa Devre Döngü Empedansı Ölçümüne Yönelik Öneriler
800 V üzerindeki gerilimlerde IT sistemlerinde döngü empedansı ölçümü, özel dikkat, uygun ölçüm ekipmanları ve ölçümü gerçekleştiren personelin güvenliğini sağlamak için kesin olarak tanımlanmış prosedürlerin kullanılmasını gerektirir. Bu kurallara uyulmaması, elektrik çarpması veya sisteme ciddi hasar ile sonuçlanabilir.
Güvenlik Önerileri ve Doğru Ölçüm Uygulamaları
Ölçümler, uygun niteliklere sahip en az iki kişi tarafından gerçekleştirilmelidir (örneğin, SEP E+D sertifikası veya ilgili ulusal teknik kuruluşlarca verilen diğer elektriksel yeterlilik belgeleri).
Ölçüme başlamadan önce, olası acil durum senaryoları analiz edilmeli ve tehlikeli durumlarda izlenecek kurallar ekipçe net olarak belirlenmelidir.
Ölçümlerden önce, PV tarlasının teknik dökümantasyonu, elektrik şemaları, topraklama sistemi yerleşimi ve kullanılan koruma türü gibi bilgiler dikkatlice incelenmelidir.
Enerji anahtarlama planı önceden hazırlanmalı ve onaylanmalıdır, böylece kontrolsüz anahtarlama işlemleri engellenir ve kısa devre veya personel için riskli durumlar önlenir (çalışmalar tüm tarlayı kapatmaya gerek kalmadan yapılmalıdır).
Aşağıdaki gibi sertifikalı koruyucu ekipmanlar kullanılmalıdır:
Çalışma gerilimine uygun elektrik yalıtkan eldivenler
Koruyucu baret
Elektrik yalıtkan ayakkabılar
Alev geciktirici koruyucu kıyafetler
Elektrik yalıtkan örtüler ve paspaslar
800 V ve Üzeri Gerilimlerde IT Ağlarında Ölçüm
Fazlar arası gerilimin 800 V’u aşabildiği IT ağlarında döngü empedansı ölçümü için mutlaka CAT IV 1000 V kategorisinde bir ölçüm cihazı kullanılmalıdır. Çünkü yukarıda açıklanan ölçümler sırasında IT ağındaki fazlar arası gerilim, toprağa göre bir gerilim haline gelir.
Şu anda bu şartı sağlayan tek cihaz:
👉 Sonel MZC-340-PV
Diğer cihazlar (örneğin: Metrel Eurotest XC MI 3152, Chauvin Arnoux CA 6117, Sonel MZC-330S) yalnızca CAT IV 600 V kategorisindedir, dolayısıyla sadece 600 V’a kadar olan IT ağlarında kullanılabilirler.
REN Kuralları ve 1000 V IT Ağlarında Ölçüm Zorlukları
Ölçüm görevlerinin uygulanması, Norveç enerji sektörü standartları ve yönergeleriyle ilgilenen REN (Rasjonell Elektrisk Nettvirksomhet) düzenlemeleri bağlamında zorluklar taşır. Özellikle endüstriyel tesisler, enerji altyapısı ya da balık çiftlikleri gibi özel kurulumlarda IT ağlarında döngü empedansı ölçümlerine yönelik gereklilikler yüksektir. Bu konu, 1000 V gerilim gibi alçak gerilim (LV) ile orta gerilim (MV) arasındaki sınır değerlerde daha da karmaşık hale gelir.
RENblad 9116‘ya göre, yalıtım izleme zorunludur (arızalar 4 haftaya kadar fark edilmeden kalabilir) ve uygun koruma önlemleri alınmalıdır.
RENblad 4002 LS Nett, IT sistemlerinde 1000 V enerji beslemesi sağlanmasına dair koşullar belirler. Bu gerilim düzeyi, özellikle elektrik çarpmasına karşı koruma ile ilgili standartlara uyum gereklilikleri nedeniyle, elektrik teknisyenleri için ölçüm yaparken ilave zorluklar yaratır.
Sonuç
1000 V gerilimli sistemlerde ZS ölçümü, kullanıcı güvenliğini tam anlamıyla sağlamak ve elektrik çarpmasına karşı koruma standartlarına uygunluğu sağlamak için özel dikkat ve yüksek hassasiyet gerektirir.
Kısa devre döngü empedansının çok yüksek olması, koruma sisteminin zamanında çalışmamasına neden olabilir ve bu da daha düşük gerilimli ağlara kıyasla çok daha ciddi elektrik çarpması riskleri doğurur.
Ayrıca bu tür kurulumlarda ek koruma önlemleri gereklidir, bu da ölçüm yapan personel için ilave teknik sorumluluklar getirir. Daha detaylı bilgi için iletişim sayfamızdan bize ulaşabilirsiniz.

Sıkça Sorulan Sorular

IT şebekesi; toprakla doğrudan bağlantısı olmayan veya yüksek empedans üzerinden bağlanan bir elektrik dağıtım sistemidir. Fotovoltaik (GES) tarlalarda güvenlik ve süreklilik açısından tercih edilir, çünkü ilk arızada sistemi tamamen devre dışı bırakmaz.

Empedans ölçümü, sistemde oluşabilecek kaçak akımların ve arıza durumlarının doğru tespit edilmesini sağlar. Özellikle GES tesislerinde izolasyon seviyesini ve sistem güvenliğini değerlendirmek için kritik bir testtir.

Ölçüm, özel test cihazları ile faz-toprak ve nötr-toprak yollarındaki empedans değerlerinin analiz edilmesiyle gerçekleştirilir. Ölçüm sırasında sistemin çalışma koşulları ve çevresel etkiler de dikkate alınır.

Yanlış veya yüksek empedans değerleri; koruma sistemlerinin geç çalışmasına, arızaların tespit edilememesine ve ekipmanların zarar görmesine neden olabilir. Bu durum enerji üretimini de olumsuz etkiler.

Bu ölçümler genellikle gelişmiş elektrik tesisat test cihazları ve enerji analizörleri ile yapılır. Özellikle GES projelerinde çok fonksiyonlu test cihazları ve şebeke analizörleri tercih edilir.
Size Nasıl Yardımcı Olabiliriz?