TT sistemde şebeke tarafındaki nötr noktası doğrudan topraklanır. Tesisin topraklaması ise şebekeden bağımsız, topraklama elektrodu ile gerçekleştirilir. Bu nedenle bir arıza (örneğin bir cihaz gövdesine faz teması) olduğunda arıza akımı, şebeke toprak noktası ile tesis toprak noktası arasından akar.


Bu akımın geçtiği devre:

► Faz-cihaz gövdesi-toprak elektrodu (R_a)
► Toprak-dağıtım trafosunun toprak elektrodu (R_e)
► Nötr-trafo Toplam empedans: Z^_toplam= R_a + R_e + Z_toprak

Ancak R_e ve Z_toprak  genelde bilinmez ve değişkendir. Pratikte toprak elektrodunun direnç değerlerine odaklanılır ve RCD bu nedenle zorunlu olur.




Toprak gerilimi ve tehlike eşiği

Temas Gerilimi (U_t): İnsan vücudunun temas ettiği durumda oluşan gerilim IEC 60364’e göre:

► AC sistemlerde sınır: 50V (kuru ortamda), 25V (ıslak ortamda)

Bu değerin üstünde bir temas gerilimi oluşursa hayati tehlike oluşur.

Örneğin:

Topraklama direncinin 100 ohm olduğu bir sistemde, kaçak akımın 30 mA olduğu durumda

U_t: 100x0,03= 3V (Güvenli)

Topraklama direncinin 1000 ohm olduğu sistemde, kaçak akımın 30 mA olduğu durumda

U_t=30V (Riskli)

Sonuç olarak topraklama direnci ne kadar düşükse temas gerilimi de o kadar küçük olur.


Kesme Süresi Gereksinimi:

Sigorta veya otomatlar yüksek kısa devre akımlarında açma yaparlar. Fakat TT sistemde topraktan dönen arıza akımı düşük olur. Bu nedenle sigorta açma eşiğine ulaşamaz, kesme süresi IEC standardının belirttiği 0,2-1 saniyeyi aşar ve bu hayati önemlidir. Bu durumda kaçak akım koruma rölesi şarttır ve tipik olarak 30 mA eşiğine sahiptir ve devreyi 300 ms içinde açar.

 

Kaçak akım rölesinin sistemde güvenle çalışabilmesi için:

R_a ≤ U_l/I_rcd (U_l=İzin verilen temas gerilimi, genelde 50V) (I_rcd= Röle eşiği, örneğin 30 mA)
R_a ≤ 50/0,03= 1666,66 ohm

Yani teorik olarak, toprak direnci 1667 ohm'dan düşükse 30 mA RCD sistemi korur. Ancak sahada bu değerin genelde 100 ohm'dan, tercihen 10 ohm'dan küçük olması hedeflenir. Bunun nedeni toprak geçiş direncinin değişken olmasıdır.
 

TN sistemde arıza akımı yolu:

Bir cihazın gövdesine faz teması olursa arıza akımı şu yolu izler: " Faz-cihaz gövdesi-PE hattı-trafo nötr noktası-trafo"

Bu döngü toprak üzerinden değil tamamen bakır iletkenler üzerinden döner. Toprak neredeyse devreye hiç girmez.





Neden sigorta yeterlidir?


TN sistemde toplam empedans çok düşüktür.

Örneğin:

Faz ve P_E hattı arası 30 metre mesafede, kablo kesiti 2,5 mm² (Bakır)
Bakırın özdirenci: 0,017 ohm.mm^₂/m
Toplam direnç: R= 0.017x60/2.5 =0.408 ohm
230 V gerilimde arıza akımı:
I_f= 230/0.408=564 A

Yani TN sistemde arıza akımı çok büyüktür ve sigorta hemen açar. Ancak PEN hattı koparsa gövdeler faz gerilimi alır ve bu çok tehlikelidir. Bu sebeple TN-C sistemin modern tesislerde kullanımı tavsiye edilmez, TN-S veya TN-C-S kullanılır ve RCD desteğiyle can güvenliği artırılır.



 

TN-C (Combined) Sistemi

► PEN iletkeni kullanılır. Nötr ve koruma aynı iletkendedir.
► Tesis boyunca PE ve N birleştirilmiş olarak taşınır.
► 3 faz, 1 PEN toplam 4 iletkenle dağıtım yapılır.
► PEN hattı hem çalışma akımını taşır hem de koruma işlevi görür.


TN-C-S (Combined Separated) Sistemi

► Sistemin bir noktasında (genellikle ana panoda) PEN hattı PE ve N olarak ayrılır.
► PE artık ayrı bir hatla taşınır, nötr ise kendi yolundan devam eder.
► 3 faz, 1 nötr, 1 toprak olarak toplam 5 iletken olur.
► Bu yapı modern tesisatlarda tercih edilir.
► TS HD 60364’e göre bu yapı zorunlu kabul edilir.
► TS HD 60364 ve IEC’ye göre PEN iletkeni yalnızca 10 mm² Cu veya 16 mm² Al ve üzeri olduğunda ayrılabilir.


Uygulamada nasıl görülür?

Panoda genellikle bir PEN barası olur. Bu bara hem topraklamaya bağlanır (şerit ile elektrot), hem de N barasına bir köprü kablo gider. Sonraki tesisat artık 5 tellidir.


Sonuç

Bir elektrik tesisatının güvenliği, yalnızca kablo kesitleri veya cihaz seçimiyle değil alt yapının temelinde yatan topraklama sisteminin doğru kurgulanmasıyla sağlanır. TT ve TN sistemleri, bu altyapının iki farklı yaklaşımıdır, her biri kendi içinde avantajlara ve dezavantajlara sahiptir. Günümüzde mühendislik sistemi anlamak, yorumlamak ve yerinde değerlendirebilmektir. Bu nedenle ister yeni bir tesis kurulsun ister eski bir sistem denetlensin, kullanılan topraklama sistemi doğru tanınmalı ve uygun koruma elemanları buna göre belirlenmelidir. Topraklama bir detay değil hayati bir çizgidir. Onun nerede durduğunu bilmek hayat kurtarır.




Kaynaklar

1. IEC 60364 Standardı, Low-voltage electrical installations – Part 4: Protection for safety.
2.Earthing System According to BS 7671, Electrical Axis. Erişim: https://www.electricalaxis.com
3. TMMOB Elektrik Mühendisleri Odası, Topraklama Tesisleri ve Ölçümleri El Kitabı.
4. TiSoft Teknik Çizimi, TT Sistemi Arıza Akımı Döngüsü Şeması.
5. TN-C-S Earthing System Simplified, Axis Electricals.
6. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı, Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği.