Elektrik tesisatlarında koruma elemanlarının yalnızca mevcut olması yeterli değildir. Bir faz-toprak arızası meydana geldiğinde sigorta veya devre kesicinin gerekli koşullarda devreyi kesebilmesi için yeterli hata akımının oluşabilmesi gerekir.

Bu noktada elektrik tesisatı güvenliğinin değerlendirilmesinde kullanılan önemli ölçümlerden biri loop empedansı, diğer adıyla hata döngü empedansı ölçümüdür.

Loop empedansı ölçümü; bir hata durumunda akımın kaynaktan arıza noktasına ve koruma iletkeni üzerinden tekrar kaynağa döndüğü elektriksel yolun toplam empedansının değerlendirilmesini sağlar.

Bu rehberde loop empedansı nedir, Zs nedir, hata akımı nasıl değerlendirilir, loop ve hat empedansı arasındaki fark nedir, RCD bulunan tesisatlarda ölçüm nasıl ele alınır ve loop empedans test cihazı seçerken nelere dikkat edilmelidir? sorularını inceliyoruz.

Loop Empedansı Nedir?

Loop, İngilizcede döngü anlamına gelir.

Elektrik tesisatında faz ile toprak arasında bir hata meydana geldiğinde arıza akımı belirli bir elektriksel yol izleyerek kaynağa geri döner.

Bu yol genel olarak;

kaynak → faz iletkeni → arıza noktası → koruma iletkeni/topraklama yolu → kaynak

şeklinde düşünülebilir.

Bu elektriksel yolun toplam empedansı hata döngü empedansı veya loop empedansı olarak adlandırılır.

Genellikle Zs sembolüyle ifade edilir.

Zs Nedir?

Zs, tesisattaki toplam hata döngü empedansını ifade etmek için kullanılan yaygın gösterimdir.

Bu değer yalnızca tek bir kablonun direncinden oluşmaz.

Hata akımının geçtiği tüm elektriksel yolun etkisini içerir.

Basitleştirilmiş olarak:

Zs = Ze + (R1 + R2)

şeklinde gösterilebilir.

Burada:

Ze → tesisatın dışındaki besleme tarafına ait hata döngü empedansı

R1 → faz iletkeninin direnci

R2 → koruma iletkeninin direnci

olarak düşünülebilir.

Gerçek AC sistemlerde yalnızca direnç değil reaktif bileşenler de bulunduğundan kullanılan büyüklük empedanstır.

Loop Empedansı Neden Ölçülür?

Temel amaç, bir toprak arızası meydana geldiğinde koruma sisteminin gerekli şekilde çalışmasını sağlayabilecek hata akımının oluşup oluşamayacağını değerlendirmektir.

Bir cihazın metal gövdesinde faz-toprak arızası oluştuğunu düşünelim.

Koruma sisteminin yapısına göre yeterli hata akımı meydana gelirse sigorta veya devre kesici açarak tehlikeli gerilimin süresini sınırlandırabilir.

Ancak hata döngüsünün empedansı gereğinden yüksekse hata akımı azalır.

Bu nedenle loop empedansı elektrik tesisatındaki otomatik besleme kesme koşullarının değerlendirilmesinde önemli parametrelerden biridir.

Loop Empedansı ile Hata Akımı Arasındaki İlişki

Temel elektrik prensibine göre gerilim sabit kabul edildiğinde empedans yükseldikçe akım azalır.

Basitleştirilmiş ilişki:

I = U / Z

şeklindedir.

Dolayısıyla hata akımı için de yaklaşık olarak:

If ≈ U / Zs

ilişkisi düşünülebilir.

Örneğin aynı besleme geriliminde:

düşük Zs → daha yüksek olası hata akımı

yüksek Zs → daha düşük olası hata akımı

anlamına gelir.

Profesyonel loop empedans test cihazları bu nedenle yalnızca empedansı değil, bazı modellerde prospective fault current yani olası hata akımını da hesaplayabilir.

Prospective Fault Current Nedir?

Prospective Fault Current, belirli bir hata meydana geldiğinde teorik olarak oluşabilecek muhtemel hata akımını ifade eder.

Cihaz ölçtüğü empedans ve şebeke gerilimini kullanarak bu değeri hesaplayabilir.

Bu değer;

• sigorta,
• MCB,
• MCCB,
• diğer koruma elemanları

ile birlikte değerlendirilerek koruma sisteminin davranışı hakkında bilgi edinilmesine yardımcı olur.

Ancak gerçek uygunluk değerlendirmesi yapılırken ilgili tesisat standardı, koruma elemanının karakteristiği ve proje koşulları birlikte dikkate alınmalıdır.

Loop Empedansı Çok Yüksekse Ne Olur?

Hata döngü empedansının yüksek olması potansiyel hata akımının düşmesine neden olabilir.

Bu durumda koruma elemanının beklenen çalışma koşulları etkilenebilir.

Yüksek loop empedansıyla ilişkili olabilecek durumlar arasında;

• uzun kablo mesafeleri,
• düşük kesitli iletkenler,
• gevşek bağlantılar,
• yüksek dirençli ek noktaları,
• koruma iletkeni bağlantı problemleri,
• tesisatın yapısal özellikleri

bulunabilir.

Ancak tek bir yüksek ölçüm sonucu üzerinden arızanın yeri belirlenemez.

Tesisatın tasarımı ve diğer ölçüm sonuçları birlikte değerlendirilmelidir.

Loop Empedansı Nasıl Ölçülür?

Loop empedansı ölçümünde profesyonel test cihazı şebekeye kontrollü bir test yükü uygular.

Cihaz, test öncesi ve test sırasındaki elektriksel değişimleri değerlendirerek döngünün empedansını hesaplar.

Bu nedenle klasik loop empedansı ölçümü genellikle enerjili tesisatta gerçekleştirilen bir ölçümdür.

Bu durum ölçümün yalnızca uygun eğitim ve yetkinliğe sahip personel tarafından, kullanılan cihazın üretici talimatları ve geçerli elektriksel güvenlik prosedürleri doğrultusunda gerçekleştirilmesini gerektirir.

Multimetre ile Loop Empedansı Ölçülür mü?

Standart bir multimetre loop empedansı test cihazının yaptığı ölçümü gerçekleştirmez.

Multimetreyle;

• gerilim,
• direnç,
• süreklilik

gibi temel parametreler ölçülebilir.

Ancak loop empedansı ölçümü enerjili tesisatın hata döngüsü davranışını değerlendiren farklı bir test yöntemidir.

Bu nedenle profesyonel tesisat kontrollerinde loop empedans test cihazı veya bu fonksiyona sahip multifonksiyonel elektrik tesisatı test cihazı kullanılır.

Loop Empedansı ile Süreklilik Testi Aynı Şey midir?

Hayır.

Bu iki ölçüm sık karıştırılır.

Süreklilik Testi

Koruma iletkeninin veya elektriksel bağlantının kesintisiz olup olmadığını ve düşük dirençli bağlantı durumunu değerlendirmeye yardımcı olur.

Genellikle enerjisiz devrede gerçekleştirilir.

Loop Empedansı Testi

Enerjili sistemde hata akımının izleyeceği toplam döngünün empedansını değerlendirir.

Dolayısıyla:

Süreklilik → Koruma iletkeni bağlantısı

Loop empedansı → Hata akımının toplam elektriksel döngüsü

hakkında bilgi sağlar.

İki test birbirini tamamlayabilir ancak birbirinin yerine geçmez.

Loop Empedansı ile Hat Empedansı Arasındaki Fark Nedir?

Elektrik tesisatı test cihazlarında sıklıkla Loop Impedance ve Line Impedance ifadeleri birlikte görülür.

Ancak ölçülen elektriksel yollar farklıdır.

Loop Empedansı

Genellikle faz ile koruma/toprak yolu arasındaki hata döngüsünü değerlendirir.

Temel amacı toprak arızası koşullarının incelenmesidir.

Hat Empedansı

Hat empedansı ise faz-nötr veya üç fazlı sistemlerde faz-faz arasındaki besleme yolunun empedansının değerlendirilmesinde kullanılabilir.

Bu ölçümden olası kısa devre akımı hakkında bilgi elde edilebilir.

Basitleştirilmiş şekilde:

Loop empedansı → Faz-PE hata yolu

Hat empedansı → L-N veya L-L besleme/kısa devre yolu

olarak düşünülebilir.

TestOne’daki Metrel MI 3122 SMARTEC, loop empedansı, hat empedansı ve RCD testlerini aynı cihaz içerisinde birleştirmektedir.

PSC ve PFC Nedir?

Elektrik tesisatı test cihazlarında karşılaşılabilecek iki kavram:

PSC – Prospective Short-Circuit Current

PFC – Prospective Fault Current

değerleridir.

PSC, olası kısa devre akımının değerlendirilmesiyle ilişkilidir.

PFC ise daha genel olarak hata durumunda oluşabilecek potansiyel akımı ifade eder.

Modern tesisat test cihazları ölçülen empedans ve gerilim değerlerinden bu akımları otomatik olarak hesaplayabilir.

Bu bilgiler koruma elemanlarının uygunluğunun değerlendirilmesinde kullanılabilir.

RCD Bulunan Tesisatta Loop Empedansı Ölçümü

Loop empedansı ölçümünün önemli konularından biri RCD bulunan devrelerdir.

Klasik yüksek test akımlı loop ölçümü sırasında test cihazının oluşturduğu akım RCD tarafından kaçak akım olarak algılanabilir.

Bunun sonucunda RCD açabilir ve ölçüm tamamlanamayabilir.

Bu nedenle modern elektrik tesisatı test cihazlarında RCD açtırmadan loop ölçümü yapmaya yönelik düşük akımlı veya özel ölçüm yöntemleri bulunabilir.

Bu fonksiyon genellikle No-Trip Loop Test gibi isimlerle ifade edilir.

Uygun test yöntemi tesisatın yapısına ve kullanılan cihazın özelliklerine göre seçilmelidir.

No-Trip Loop Test Nedir?

No-Trip loop ölçümünün amacı RCD korumalı devrelerde kaçak akım rölesini gereksiz yere açtırmadan loop empedansını değerlendirmektir.

Bu özellikle;

• konutlar,
• ofisler,
• ticari tesisler,
• endüstriyel tesisler

gibi RCD korumasının yaygın olduğu elektrik sistemlerinde önemlidir.

Ancak düşük test akımlı yöntemlerin ölçüm karakteristikleri klasik yüksek akımlı loop testlerinden farklı olabilir.

Bu nedenle hassasiyet, çözünürlük ve cihazın teknik özellikleri uygulamaya göre değerlendirilmelidir.

Loop Empedansı ile RCD Testi Arasındaki Fark Nedir?

İki test de elektriksel güvenlikle ilgilidir ancak farklı şeyleri ölçer.

RCD Testi

Kaçak akım rölesinin belirli test koşullarında açma davranışını değerlendirir.

Örneğin;

• açma süresi,
• açma akımı,
• ramp testi

gibi ölçümler gerçekleştirilebilir.

Loop Empedansı Testi

Hata akımının izleyeceği elektriksel döngünün empedansını ölçer.

Dolayısıyla:

RCD testi → Koruma cihazının çalışma davranışı

Loop testi → Hata akımı yolunun elektriksel karakteristiği

olarak düşünülebilir.

TestOne’un mevcut RCD rehberinde de elektrik tesisatının değerlendirilmesinde yalnızca RCD testinin yeterli olmadığı ve sistem yapısına göre loop empedansı ölçümünün de önemli olabileceği belirtilmektedir.

Loop Empedansı ile Topraklama Direnci Aynı Şey midir?

Hayır.

Bu iki kavram da topraklama sistemiyle ilişkili olduğu için sıklıkla karıştırılır.

Topraklama direnci ölçümü, toprak elektrodu veya topraklama sisteminin toprakla olan elektriksel ilişkisini değerlendirmeye yöneliktir.

Loop empedansı ölçümü ise hata akımının kaynaktan başlayarak tesisat üzerinden tekrar kaynağa döndüğü toplam elektriksel yolu değerlendirir.

Bu nedenle ölçüm prensipleri ve sonuçların anlamları farklıdır.

Profesyonel tesisat test cihazlarında hem topraklama direnci hem loop empedansı fonksiyonlarının bulunmasının nedeni de budur.

Örneğin Metrel MI 3152 EurotestXC; topraklama direnci, loop empedansı, hat empedansı, RCD, izolasyon ve süreklilik ölçümlerini aynı cihazda sunmaktadır.

TN Sistemlerde Loop Empedansı

TN sistemlerde koruma iletkeni kaynağın topraklanmış noktasına metalik bir iletken yolu üzerinden bağlıdır.

Bir faz-PE arızası meydana geldiğinde hata akımı bu metalik yol üzerinden kaynağa döner.

Bu nedenle TN sistemlerde loop empedansı, koruma elemanlarının otomatik açma davranışının değerlendirilmesinde özellikle önemli parametrelerden biridir.

Ancak kabul edilebilir değer yalnızca “loop empedansı düşük olmalı” şeklinde genel bir sayı ile belirlenemez.

Koruma elemanının tipi, nominal değeri, açma karakteristiği ve geçerli tesisat standardı dikkate alınmalıdır.

TT Sistemlerde Loop Empedansı

TT sistemlerde tesisin koruma topraklaması yerel bir toprak elektrodu üzerinden gerçekleştirilir.

Hata akımının bir bölümü toprak üzerinden kaynağın topraklama noktasına döner.

Toprağın elektriksel direnci nedeniyle oluşabilecek hata akımı TN sistemlere kıyasla daha sınırlı olabilir.

Bu nedenle TT sistemlerde RCD koruması özellikle önemli hale gelir.

Tesisatın değerlendirilmesinde;

• topraklama direnci,
• RCD davranışı,
• koruma iletkeni sürekliliği,
• loop özellikleri

birlikte ele alınmalıdır.

IT Sistemlerde Durum Neden Farklıdır?

IT sistemlerde kaynak doğrudan topraklanmamış veya yüksek empedans üzerinden toprağa bağlı olabilir.

Bu nedenle ilk izolasyon arızasındaki elektriksel davranış TN ve TT sistemlerinden farklıdır.

Hastaneler, kritik proses tesisleri ve kesintisiz çalışmanın önemli olduğu bazı endüstriyel uygulamalarda IT sistemleri kullanılabilir.

Bu tesislerde klasik loop değerlendirmesinin yanında izolasyon izleme sistemleri ve IT sistemlerine özel test yöntemleri önem kazanır.

TestOne’un güncel ürün yapısında bu uygulamalar için Metrel MI 3110 EurotestIM IT Sistem Test Cihazı da yer almaktadır.

Yüksek Akım Loop Empedansı Ölçümü Nedir?

Standart tesisat test cihazlarının yanında bazı profesyonel uygulamalarda yüksek akımlı loop empedansı ölçümü tercih edilebilir.

Daha yüksek test akımı özellikle çok düşük empedansların daha hassas değerlendirilmesine yardımcı olabilir.

Bu tür ölçümler;

• endüstriyel dağıtım sistemleri,
• büyük elektrik panoları,
• enerji tesisleri,
• düşük empedanslı güç dağıtım noktaları

gibi uygulamalarda önem kazanabilir.

TestOne’un güncel ürün listesinde bu amaçla Metrel MI 3143 Euro Z 440 V ve MI 3144 Euro Z 800 V Yüksek Akım Loop Empedans Test Cihazları bulunmaktadır.

Loop Empedansı Nerelerde Ölçülür?

Elektrik tesisatında loop empedansı farklı noktalarda kontrol edilebilir.

Örneğin;

• dağıtım panoları,
• alt panolar,
• son devreler,
• priz devreleri,
• sabit elektrikli ekipman beslemeleri,
• endüstriyel makinelerin besleme noktaları

ölçüm programının parçası olabilir.

Ölçüm noktaları tesisatın tasarımına ve uygulanacak kontrol prosedürüne göre belirlenmelidir.

Genellikle kaynaktan uzaklaştıkça kablo uzunluğu arttığı için toplam empedansın değişmesi beklenebilir.

Prizden Loop Empedansı Ölçümü

Uygun tesisat test cihazlarıyla priz üzerinden de loop empedansı ölçümü gerçekleştirilebilir.

Bu yöntem özellikle son devrenin;

• faz,
• nötr,
• koruma iletkeni

bağlantılarının elektriksel davranışının değerlendirilmesinde pratik olabilir.

Ancak prizde koruma iletkeninin bulunması tek başına güvenli bir tesisat anlamına gelmez.

Süreklilik, loop empedansı, RCD ve diğer gerekli elektriksel güvenlik testleri sistemin yapısına göre birlikte değerlendirilmelidir.

Loop Empedansı Ölçümünde Neden Sonuçlar Değişebilir?

Aynı tesisatta farklı zamanlarda yapılan ölçümlerde küçük farklılıklar görülebilir.

Bunun nedenleri arasında;

• şebeke gerilimindeki değişimler,
• yük koşulları,
• bağlantı sıcaklıkları,
• ölçüm noktasındaki temas kalitesi,
• test yönteminin tipi,
• cihazın ölçüm çözünürlüğü

bulunabilir.

Özellikle çok düşük empedansların ölçülmesinde küçük değişimler sonuç üzerinde daha görünür hale gelebilir.

Bu nedenle profesyonel ölçümlerde kullanılan yöntemin ve ölçüm koşullarının kayıt altına alınması önemlidir.

Loop Empedansı Test Cihazı Seçerken Nelere Dikkat Edilmeli?

Doğru test cihazının seçimi tesisatın yapısına ve yapılacak ölçümlerin kapsamına bağlıdır.

Loop ve Line Ölçümü

Cihazın hem loop hem de hat empedansı ölçmesi saha çalışmalarında avantaj sağlar.

No-Trip Ölçüm

RCD korumalı tesisatlarda ölçüm yapılacaksa RCD’yi açtırmadan test yapabilen uygun fonksiyonlar önemlidir.

PFC ve PSC Hesaplama

Olası hata ve kısa devre akımlarının otomatik hesaplanması değerlendirmeyi kolaylaştırabilir.

RCD Test Fonksiyonları

Loop ölçümü ile RCD testi çoğu tesisat kontrolünde birlikte gerektiğinden iki fonksiyonun aynı cihazda bulunması avantaj sağlar.

İzolasyon ve Süreklilik

Kapsamlı tesisat kontrollerinde yalnızca loop testi yeterli değildir.

Bu nedenle izolasyon ve koruma iletkeni sürekliliği ölçümlerini de destekleyen multifonksiyonel cihazlar tercih edilebilir.

Topraklama Ölçümü

TT sistemler veya kapsamlı periyodik kontroller için topraklama direnci fonksiyonu önemli olabilir.

Hafıza ve Raporlama

Çok sayıda ölçüm gerçekleştirilen endüstriyel tesislerde sonuçların cihazda saklanması ve bilgisayara aktarılması raporlama sürecini kolaylaştırır.

Multifonksiyonel Elektrik Tesisatı Test Cihazı mı, Loop Test Cihazı mı?

Yalnızca belirli bir uygulamada loop/line empedansı ölçülecekse özel bir cihaz yeterli olabilir.

Ancak kapsamlı elektrik tesisatı kontrolünde;

• izolasyon direnci,
• süreklilik,
• loop empedansı,
• hat empedansı,
• RCD,
• topraklama,
• faz sırası,
• gerilim ve frekans

gibi çok sayıda test gerekebilir.

Bu durumda multifonksiyonel elektrik tesisatı test cihazları daha pratik bir çözüm sunabilir.

TestOne’un güncel ürün grubunda MI 3125 ve MI 3125BT gibi kompakt EurotestCOMBO modellerinin yanında daha kapsamlı ölçümler için farklı Eurotest çözümleri de bulunmaktadır.

Metrel MI 3122 SMARTEC

TestOne portföyündeki MI 3122 SMARTEC, özellikle RCD ile loop/hat empedansı testlerini bir arada gerçekleştirmek için geliştirilmiş cihazlardan biridir.

TestOne ürün bilgilerinde cihazın enerjili hatlarda;

• loop empedansı,
• hat empedansı,
• RCD

testlerini desteklediği belirtilmektedir.

Bu nedenle ağırlıklı olarak RCD ve empedans ölçümleri gerçekleştiren saha ekipleri için doğrudan ilgili bir ürün grubundadır.

Metrel MI 3152 EurotestXC

Daha kapsamlı tesisat kontrollerinde ise MI 3152 EurotestXC gibi multifonksiyonel test cihazları kullanılabilir.

MI 3152;

• loop empedansı,
• hat empedansı,
• RCD,
• izolasyon direnci,
• topraklama direnci,
• süreklilik,
• faz sırası,
• TRMS gerilim ve frekans

ölçümlerini tek platformda birleştirmektedir. TestOne ürün sayfasında cihazın IEC/EN 61557 kapsamındaki tesisat testlerine yönelik olduğu da belirtilmektedir.

Metrel MI 3143 ve MI 3144

Düşük empedanslı endüstriyel güç sistemlerinde daha özel ölçümler için TestOne portföyünde yüksek akımlı Euro Z serisi bulunmaktadır.

Güncel site haritasında:

MI 3143 Euro Z 440 V Yüksek Akım Loop Empedans Test Cihazı

ve

MI 3144 Euro Z 800 V Yüksek Akım Loop Empedans Test Cihazı

listelenmektedir.

Böylece standart elektrik tesisatı testlerinden daha özel yüksek akım loop ölçümlerine kadar farklı uygulamalara yönelik cihaz seçenekleri bulunmaktadır.

Elektrik Tesisatı Güvenliğinde Loop Empedansının Önemi

Elektrik tesisatında koruma sistemi bir bütün olarak değerlendirilmelidir.

Bir sigortanın veya devre kesicinin doğru seçilmiş olması tek başına yeterli değildir.

Benzer şekilde yalnızca RCD testi veya yalnızca topraklama direnci ölçümü yapmak da her tesisatta kapsamlı değerlendirme anlamına gelmez.

Tesisatın özelliklerine göre;

koruma iletkeni sürekliliği + izolasyon direnci + loop empedansı + hat empedansı + RCD + topraklama + koruma elemanlarının özellikleri

birlikte değerlendirilmelidir.

Loop empedansı ölçümü bu bütün içerisinde özellikle arıza akımının elektriksel dönüş yolunu ve otomatik besleme kesme koşullarını değerlendirmeye yardımcı olan temel testlerden biridir.

Doğru test cihazı, uygun ölçüm yöntemi ve ilgili standartların birlikte uygulanması elektrik tesisatlarının devreye alma ve periyodik kontrol süreçlerinde güvenilir sonuçlar elde edilmesini sağlar.