Ömer AYDIN
Control Technic Elektrik Ltd.

Gemilerdeki en can sıkıcı durumlardan birini oluÅŸturan ve kritik öneme sahip, kaçak akım problemine biraz odaklanacağız. Tüm elektrik sistemleri yalıtım özelliÄŸi olan malzemelerden oluÅŸmaktadır. Yalıtım olmadan elektrik üretilemez, iletilemez ve tabii ki kullanılamaz. Elektrik malzemelerinin, komponentlerinin (Kablo, terminal, kontaktör, elektrik motoru vb.) yalıtım özelliÄŸi mutlaka vardır. Söz konusu yalıtım özelliÄŸi her malzemenin yapısına göre izolasyon direnci olarak karşımıza çıkmaktadır.

Ä°ZOLASYON DÄ°RENCÄ° NEDEN DÜÅžER?
Fakat, zaman içinde bu yalıtım özelliÄŸi çeÅŸitli nedenlerle bozulmaya ve izolasyon direncinin düÅŸmesine neden olur. Malzeme üzerinden geçen akımın kapasitesinin üstünde olması, aşırı ısınma sonrası malzeme yapısının bozulması, nemlenme ve bunun malzeme yüzeyini kaplayarak monte edildiÄŸi zeminle kontak oluÅŸturması, malzemenin dayanım voltaj limitinden daha yüksek voltajlara maruz kalması, zamana baÄŸlı ömür, malzeme bileÅŸenlerinin çevresel ve kimyasal deÄŸiÅŸkenliklere karşı yapısının bozulması gibi etkenler malzemelerdeki izolasyon direncinin düÅŸmesine neden olabilmektedir.

Meydana gelen izolasyon düÅŸüklüÄŸünün sonucu olarak malzemeler, üzerilerindeki elektrik yükünün bir miktarını, düÅŸen yalıtım dirençleri oranında gemi bünyesine akıtmaya baÅŸlarlar. Buna kaçak akım diyoruz. Yalıtkan olarak kullanılmakta olan malzeme içinden geçen akım, izolasyon direncinin daha da düÅŸmesini saÄŸlayacak bir hızda bozulmaya yol açacaktır. Bu bozulma en nihayetinde bir patlama, yangın veya kesicinin devreye girerek besleme hattını kesmesi ile sonuçlanabilir. Bu istenmeyen durum, insan yaralanmalarına da neden olabilir (Elektrik çarpması, elektrik ÅŸoku).

Gemilerde farklı voltaj seviyesinde, birbirinden galvanik olarak izoleli elektrik dağıtım panoları bulunmaktadır. Bunlar, Main Switchboard 380/440V, 110/220V, Emergency Switchboard 380/440V, 110/220V, 24V DC Battery Switchboard’ lardır. Her bir panelin izolasyonunun sürekli ölçülmesi, ayarlanan set noktasının altına düÅŸen deÄŸerlerde alarm alınması gerekmektedir. Bu iÅŸlemler için özel imal edilmiÅŸ Insulation Monitor cihazları kullanılmaktadır. Bu cihazların ölçüm giriÅŸlerinden biri ölçülecek fazlara, diÄŸer giriÅŸi de gemi bünyesine baÄŸlanarak, sürekli bir ölçüm saÄŸlanmış olur. 

Insulation Monitor cihazlarının skalalarında okunan deÄŸerler megaohm birimindendir. Tam kaçaklarda gösterge ibresi tam sapar ve sıfır deÄŸerini gösterir. Skalanın diÄŸer tarafı ise sonsuz deÄŸeri ve biraz gerisi, 5 megaohm, bazen de modeline göre 10 megaohm olabilir. Daha yüksek deÄŸerler sorun çıkartmayacak emniyetli deÄŸerler olduÄŸundan gösterge skalasında bulunmaz ve ölçülmeleri gerekmez. Bu yüksek deÄŸerlerin en sonunda sonsuz iÅŸareti bulunur.

Gemilerde meydana gelen kaçaklar hem insan hayatını, hem de tüm elektrik makinelerini tehdit ederler. Bu yüzden tespit edilen kaçakların hızla giderilmeleri için harekete geçilmesi gerekmektedir.

KAÇAK AKIMLARIN TESPÄ°TÄ°

Mevcut kaçak akımlarının tespiti yapıldıktan sonra (Insulation Monitor tarafından), giderilmeleri için de gereken prosedürlerin izlenerek, kaçakların nereden geldikleri, hangi sistemlerin buna neden oldukları da bulunmalıdır.

Bunun için ilk adım devre dışı bırakma metotudur. Bu iÅŸlemde, insulation monitor ünitesinin baÄŸlı olduÄŸu paneldeki alıcıların tüm besleme sigortalarının mümkünse tamamı "Off" durumuna yani "Açık" duruma getirilir. Kaçak deÄŸerinin kaybolup kaybolmadığı kontrol edilir, ki, gösterge normale dönmüÅŸ ve kaçak göstermiyor olmalıdır. Bu aÅŸamadan sonra, göstergenin deÄŸeri izlenerek, "Off" konumundaki sigortalar tek tek "On" durumuna alınır. Monitörün kaçak akıma baÄŸlı olarak gösterdiÄŸi düÅŸük izolasyon deÄŸerinin kaynağı, bu yöntemle yakalanır. Kaçak olduÄŸu netleÅŸtirilen hatlar sistemden ayırılarak, test tüm sigortalar için tekrarlanır. Daha sonra ise, kaçak olan hatların beslediÄŸi sistemlerle ilgili çalışmalar yapılıp, kaçaÄŸa neden olan alt sistemler bulunur, düzeltilmeleri saÄŸlanır. 

HANGÄ° DEÄžERLER KABUL EDÄ°LMEZ / EDÄ°LÄ°R?
Pratikte elektriksel bir komponentin, kabul edilebilecek en düÅŸük izolasyon deÄŸeri, megaohm cinsinden olmak üzere, çalışma voltajının (kV olarak) 3 katı ÅŸeklinde kabul edilir. ÖrneÄŸin, 380V AC ile çalışan bir elektrik motorunun, en düÅŸük 1,14 megaohm izolasyon direnç deÄŸerine sahip olması gerekmektedir. Fakat aslında her komponent grubunun IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers ) tarafından tavsiye edilen minimum izolasyon direnci hesaplama formulü vardır. Buna göre AC ve DC döner makineler için (Motorlar, alternatörler)

Rm = kV + 1
Rm = Tavsiye edilen en düÅŸük izolasyon direnci - megaohm
kV = Makine çalışma voltajı - kilovolt

Uygulamada, yukarıdaki formül sonucuna yaklaÅŸmış olan elektrik makinelerinin bakımları planlanmalı ve izolasyon dirençlerinin yükseltilmeye çalışılmaları gerekmektedir.

Kaçak akımların oluÅŸmasına sadece elektrik motorları ya da componentleri neden olmaz, bazen kabloların da izolasyonlarının çok düÅŸtüÄŸü, mutlaka yenilenmeleri gerektiÄŸi durumlara rastlanabilir. Kabloların izolasyon dirençlerinin , kabul edilebilir en düÅŸük deÄŸerlerini, The Insulated Cable Engineers Association (ICEA), ürünlerin özelliklerine göre aÅŸağıdaki gibi hesaplamaktadır.

R = Klog 10 D/d

Burada ;
R = Kablonun izolasyon direnci megaohm
K = Kablonun üretildiÄŸi izolatör malzemesinin sabit katsayısı ( 500 Ä°le 50000 arasında deÄŸiÅŸebilir)
D = Tek iletlenli kablonun eÅŸdeÄŸer izolatör çapı = d + 2b + 2c
d = Ä°letkenin çapı
c = Ä°letken izolatör kalınlığı
b = Ceket izolatör kalınlığı

Tespit edilen kaçaklar lokalleÅŸtirilip cihaz ya da komponent bazlı ölçümlere gelindiÄŸinde ise, kullabilecek cihaz meggerdir. Bu cihaz kaçak akımların tespitinde en önemli yardımcı ölçüm cihazıdır. Fakat megger cihazları 250V DC ile 10 000 V DC arasında (Modeline göre) test voltajı üreten bir yapıya sahiptirler, bu da dikkatli kullanılmalarını mecbur kılar. Megger testinde uygulanacak doÄŸru voltajın da tespit edilmesi gerekmektedir. DeÄŸerler aÅŸağıdaki formül ile elde edilebilir.

Max. DC Test Voltajı: 0,6 x Fabrika AC Test Voltajı x 1,6

Daha pratik bir yolu ise, komponentin çalışma voltajının 2 katını uygulamaktır. ÖrneÄŸin 220V AC ile çalışan bir elektrik motoru için test voltajı 500V kademesi, 380/440V ile çalışan bir elektrik motoru için ise 1000V kademesi test için uygundur.

Ä°ZOLASYON TEST HAZIRLIÄžI
Megger, komponentlere yüksek voltaj uyguladığından dolayı, hazırlık yapılmadan direk test yapılması çeÅŸitli problemlere neden olabilir. Bu yüzden önce komponent ya da sistemin enerjisi kesilmelidir. Megger testi öncesinde bir multimetre ile test uygulanacak noktaların voltajlarının ölçülmesi, enerjinin tamamen kesildiÄŸinden emin olunması ÅŸarttır.

Bir elektrik motoruna uygulanacak test öncesi baÄŸlantıları sökülebilir ya da kontrol panelinin içinden enerjisi kesilerek, testler sürücü kontaktör terminallerinden yapılabilir. Fakat alternatörlere test uygulamak o kadar kolay olamamaktadır. Alterntörlerin sargılarından direk baÄŸlantı ÅŸeklinde bir çok kablo çıkmakta, çeÅŸitli ölçüm sistemlerine gitmektedir. Aynı zamanda AVR (Automatic Voltage Regulator) baÄŸlantıları da tamamen sökülerek emniyete alınmalı, aksi takdirde AVR’nin uygulanacak yüksek voltajdan zarar göreceÄŸi unutulmamalıdır. Alternatör içindeki döner diyot, varistör gibi malzemelerin de, bozulma riskleri göz önünde bulundurularak test uygulanmalı, sargıların test sırasında yalnız bırakılması amaçlanmalıdır.

KAÇAK AKIMIN TEHLÄ°KELERÄ°
Gemide oluÅŸan kaçak akımların mutlaka izlenerek bulunması, sistemden ayırılmaları ve mümkünse tamir edilmeleri, ya da kaçaÄŸa neden olan komponentlerin yenilenmeleri gerekmektedir. Peki bu yapılmazsa ne olur? Sargılarında izolasyon sorunu baÅŸlayan ve kaçak oluÅŸturan elektrik motorları, bir müddet sonra yanıp, tam kısa devre durumuna gelebilirler. Bu aÅŸama, mal ve can kaybına neden olan bir patlamayla da sonuçlanabilir. Yangın çıkabilir. EÄŸer kaçak oluÅŸturan bir mutfak ocak pleyti ise, yine bir patlama ve yangın tehlikesi söz konusudur. Aynı zamanda çalışanların elektrik akımına kapılma tehlikesi de, böyle bir durumda göz ardı edilemez. Dolayısı ile, kaçak akım tespitleri önleyici bakım olarak da deÄŸerlendirilebilir. Henüz potansiyel büyük bir terslik yaÅŸanmadan, gereken önlemlerin alınması mümkün olabilir.

24V DC Devrelerinde meydana gelen kaçaklar alarm sistemlerini, navigasyon sistemlerini, otomasyon sistemlerini etkileyebilir, hatalı çalışmalarına ya da tamamen bozulmalarına neden olabilir. Bazen bu devrelerdeki kaçaklar, tamamen yanıltıcı durumların ortaya çıkmasına da neden olup, saÄŸlam sistemlerin bozukmuÅŸ gibi davranmasına, bir çok hatalı tespite ve zaman kaybına da yol açabilmektedirler. Class Denetçisileri söz konusu problemlerin neden oldukları hakkında bilgi sahibi oldukları için, rastladıkları yüksek kaçak akım deÄŸerleri durumlarında mutlaka gerekli çalışmanın yapılmasının ÅŸart koÅŸmakta ve takibini yapmaktadırlar.

Kaçak akım oluÅŸmasa bile, tüm sistemler, kullanım durumuna ve müsaitliklerine göre, enerjileri kesilerek, 6 ya da 12 ay aralıklarla izolasyon testine sokulmalı, bir çizelge ile deÄŸerler kayıt altına alınıp, eski ve yeni deÄŸerler karşılaÅŸtırılarak, elektrik motorlarının, kabloların ve diÄŸer sistemlerin kondisyonları izlenmelidir. DüÅŸük deÄŸerlere doÄŸru gittiÄŸi görülen sistemler için bakımlar planlanarak önlem alınmalıdır.

Son olarak, neredeyse tüm sistemler AC voltaj ile çalışıyorken, megger cihazları neden DC test voltajı üretiyorlar? Ä°zolasyon ölçümünde neden sistemlerin çalışma voltajı olan AC uygulanmıyor da DC testler yapılıyor? Bu ÅŸaşırtıcı sorunun cevabı yine malzeme biliminde ve fizikte yatmaktadır. Aslında izolasyon malzemeleri arasında sıkıştırılmış iletkenden oluÅŸan elektrik motoru sargıları ya da benzeri ürünlerin yapısı bir kondansatöre benzemektedir. AC Gerilime karşı kapasitif reaktans gösteren ve akımın kolayca gövdeye akmasına neden olan bu özellik nedeniyle, gerçek izolasyon direnç deÄŸeri ölçülemez. Bunun yerine testler DC gerilimle yapılmaktadır.

KAYNAKLAR:
Control Technic, Megger.