Topraklama sistemi olmadan önce insanoğlu birçok kez elektrik kaçakları ile karşılaşmıştır. Bu nedenle, topraklama insan hayatını güvene alabilmek adına, yapılması ve kullanılması gerekilen bir sistemdir. Doğru topraklama, fazla elektrikten korunmak için önemli bir bileşendir çünkü fazla enerjinin bir yere gönderilmesi gerekir. Bu yazımızda topraklama nedir, nasıl yapılır, önemi nedir ve hangi çeşitlere sahip olduğuna değineceğiz.

Topraklama Nedir?
Topraklama, elektrik ile çalışan cihazların olası bir elektrik kaçağı tehlikesine karşı alınan hayati bir önlemdir. Kaçak elektriğin bir iletkenle toprağa verilmesini sağlayan basit bir sistemdir. İnsan hayatını ve cihazların kullanım ömrünü riske atmamak için elektrik kaçağı riskine karşı topraklama kesinlikle yapılmalıdır. Böylece cihazda oluşabilecek fazla elektrik yükü direnci çok az olan toprak hattı üzerinden toprağa verilecek ve cihaza dokunan kişilerin hayati tehlikesi ortadan kalkmış olacaktır.

Topraklama insan hayatı için büyük bir önem taşıdığından dolayı, topraklama kanuni bir zorunluluktur, hayati tehlikesi olduğu için bir lüks değil yükümlülüktür. Fakat gerek ülkemizde gerekse dünya genelinde bu konuya çok az özen gösterilmekte, gerekli denetimler yapılmamaktadır.

Bir binaya genellikle 2 çeşit elektrik kablosu girer; nötr ve faz hattı. Bu iki kablo elektik akımının olması ve cihazların çalışabilmesi için gereklidir. Bunların güvenliğini sağlamak için ise bir üçüncü kablo olan topraklama kablosuna ihtiyaç duyulmakta.

Duvarlarımızdaki iki delikli prizlerimizin deliklerinden biri faz diğeri nötr kablo içindir (Bkz. Şekil 1). Yani eğer elimizde bir voltmetre varsa iki kısmın arasındaki gerilimi ölçtüğümüzde 220V değerini okuruz. Alışık olduğumuz bu 2 delikli priz çeşidinde gördüğünüz üzere topraklama için ayrı bir kısım bulunmamakta. Bunun birçok ülke gibi ülkemizde de topraklamaya olması gerektiğinden çok daha az önem verilmesi ve çok az yerde uygulanmasıdır.

Topraklı prizlerde bu iki deliğe ek olarak dış kısımlarda metal çıkıntılar bulunur (bkz. Şekil 2) ve bu çıkıntılar bina civarında toprağa yerleştirilen bakır çubuk veya levha ile sonlanan topraklama kablosuna bağlanır. Topraklama için kullanılan bu metal çıkıntılar zamanla içe doğru çökme yapabilmekte; bu durumda da topraklama işlevini yerine getirememektedir. Bu soruna da UPS priz (bkz. Şekil 3) çözüm olabilir; bu priz çeşidinde faz ve nötr deliklerinin yukarısında topraklama için metal bir çubuk bulunur, böylece topraklama hattının sorunsuz olup olmadığından daha kolay emin olabilirsiniz. Aynı zamanda, UPS prizleri, cihazların gürültülerden ve dalgalanmalardan etkilenmesini engeller. Fakat bu priz çeşidi çok sık bulunmamakta, bunun da altında yine topraklamaya yeterli önemin verilmemesi yatmakta.

Topraklama Çeşitleri Nelerdir?
Topraklama çeşitlerini amacına göre 4 farklı şekilde sınıflandırılabilir:

1. Koruma topraklaması
2. İşletme Topraklaması
3. Fonksiyon Topraklaması
4. Temel Topraklaması

1. Koruma topraklaması
Olası bir tehlike anında insanları ve diğer canlıları dokunma gerilimine karşı korumak için yapılan ek topraklama çeşididir. Elektronik aletlerin elektrik akımı geçen aktif kısımlarının yanında akım geçmeyen ama olası bir kaçak durumunda akımı dokunma yolu ile insana iletme tehlikesi olan dış metal kısımlarının da topraklanmasıdır. Metal çitler, tanklar, yürüyen merdivenler... insanların temas etmesi beklenen bütün metal yüzeyler koruma topraklamasına dahildir. (Bkz. Şekil 4)

Bu yöntem alçak gerilim tesisleri için kullanılabilecek temas gerilimine karşı koruma yöntemlerinden biri; yüksek gerilim tesisleri içinse kullanılabilecek tek yöntemdir.

2. İşletme Topraklaması
İşletmelerde elektrik akım değerinin istenilen değerlerde olması için yapılan topraklama çeşididir; alçak gerilim şebekelerinde sistem ile toprak arasındaki gerilimin belirli bir değerin üzerine çıkmaması için yapılırken orta ve yüksek gerilim şebekelerinde uygulanan yöntem ülke yönetmeliğine göre değişiklik gösterir. Bu şebekelerde direnç üzerinden veya direkt topraklama yapılabilir.
 
3. Fonksiyon Topraklaması
Belirgin bir amaca yönelik yapılan topraklama çeşididir; yıldırıma klarşı koruma, raylı sistem topraklaması gibi.

Koruma Topraklaması, İşletme Topraklaması ve Fonksiyon Topraklama çeşitlerini tek bir örnek üzerinde görebiliriz (Bkz.Şekil 5)

4. Temel Topraklama
Temel Topraklama, potansiyel dengelemenin etkisi artıran bir topraklama çeşididir. Kuvvetli akımın geçtiği tesislerde ve yıldırıma karşı alınacak önlemlerde uygulanan en temel yöntemdir. Temel topraklama da yerin beton ile kaplanması gerekir.

Topraklama Nasıl Yapılır?
Topraklama basit bir sistem olsa da nasıl yapıldığını bilmeden yapılması bir hayli zordur.

Yukarıda bahsettiğimiz topraklama modelleri, basit bir sistem olsa da nasıl yapıldığını bilmeyen biri için bir hayli zordur. Toprağın ortalama direncinin düşük olmasından dolayı, topraklama kablosunun bir ucu zayıf yüklü olacaktır. Bu nedenle, topraklama akımını yaratmak adına bir çaba gerekmez. Toprak ile topraklama kablosu arasında kullanılan iletkenin farklılığı, topraklama esnasında çok önemli bir rol oynar. Bu sebepten, topraklama modeli her zaman iletkene göre seçilir. Bu çeşitlerin birkaçı aşağıdaki gibidir:

• Çubuk elektrodla topraklama tesisatı: Topraklama için en az 2-3 adet iletken çubuk gerekir (Bkz. Şekil 6). Bu çubukların çapı topraklama yapılacak alandaki elektrik akımı tehlikesine göre 12.5 mm ile 40 mm arasında seçilebilir. Tek bir uzun çubuk yerine birkaç parça çubuk kullanmak çubuklardan birinde bir sorun olması halinde sistem çalışmaya devam edebileceğinden daha sağlıklı bir yöntemdir; bu nedenle daha sık tercih edilir.

• Kazayağı biçiminde topraklama tesisatı: Üç dal halinde, toprağın 80 cm derinliğine yelpaze biçiminde kazılmış kanallarla. Bu kanalların şekli kaz ayağına benzediği için bu şekilde adlandırılmıştır. (Bkz: Şekil 7)

• Levha elektrodu ile topraklama tesisatı: Bu methodda iletken olarak çubuk yerine levha kullanılır (Bkz. Şekil 8). Bu levhalar en az 1.5 mm bakır veya 3 mm galvaniz levha olmalı ve yüzey alanları en az 0.5 m^2 olmaldır. Dikkat edilecek bir diğer nokta: levhanın yüzeyine temas eden toprağın elenmiş olması, içinde kum veya kırılmış taş olmaması, eğer mümkünse ısıtılarak dökülmesi ve topraklaması.

• Şerit elektrod ile yapılan topraklama tesisatı: Bu yöntemde iletken olarak bakır şerit kullanılır (Bkz. Şekil 9). Şerit yuvarlak ise çapı en az 8 mm, lama ise boyutları 25x2 mm; uzunluğu en az 20 m olmalı ve şerit etrafındaki toprak elenmiş, tokmaklanmış, taşlı toprak ise çimlendirilmiş olmalıdır.

• Metal elektrodlarla topraklama tesisatı: Kare kesitli borular kullanılarak yapılır (Bkz. Şekil 10). Bu borular en az 6 mm kalınlığında, 1,5 m boyuda, 60x60 köşebent olmalıdır. Dikkat edilecek bir dier husus: kare boruların aralarındaki uzaklık boylarından uzun olmalıdır.

• Yer altı su boruları ile topraklama tesisatı: Elektrik iletkenliği uygun yer altı boruları ile yapılır (Bkz. Şekil 11). Bu borular en az 50 m uzunluğunda olmalıdır ve kesinlikle PVC kısımları olmamalıdır.

• Bina ihata elektrodu ile topraklama tesisatı: İzolasyonsuz bir iletkenle binanın çevresi tamamen sarılması ve bu iletkenin elektrodlarla (çubul, levha, boru veya kazık) topraklanması şekilden uygulanır. Elektrodların arasında uzaklık en az 3 m olmalıdır.