Elektrik çarpması, insanın hissedeceği büyüklük ve süredeki bir elektrik akımının insanın üzerinden geçmesidir.
Elektrik akımının gerçekleşmesi için belli şartlar vardır:
- İki nokta arasında potansiyel fark (gerilim farkı) olmalıdır.
- Aralarında gerilim farkı olan olan bu iki nokta bir iletken ile birleştirilmelidir.
- İki noktayı birleştiren iletkenin direnci, gerilimin delebileceği kadar düşük değerde olmalıdır.
- Yukarıdaki durumların gerçekleşmesi durumunda iki nokta arasında ohm kanununa göre belli bir akım akar. I = V / R (Akım = Gerilim / Direnç)
Aslında elektrik çarpmasında gerçekleşen de ohm kanununa göre insanın üzerinden belli bir akım akmasıdır. İnsanın vücudu, 1000Ω – 3000Ω arasında değere sahip bir dirençtir. Birkaç örnekle elektrik çarpmasını açıklayalım:
Bir prizin canlı ucuna (fazına) dokunduğumuzda yaşanacakları anlatalım: Prizin canlı ucu 220V gerilime sahiptir. Ayağımızı bastığımız yer 0V gerilime sahiptir. Bu iki noktayı çıplak el ve ayağımızla birleştirirsek aslında yaptığımız şey 1000Ω direnç ile gerilimi farklı iki noktayı birleştirmiş oluruz. Elektrik akımı 230V gerilime sahip fazdan üzerimize, üzerimizden toprağa, oradan da işletme topraklaması üzerinden fazın bulunduğu elektrik trafosuna akar. Aşağıdaki örnek şemada bunun gösterimini bulabilirsiniz:
Şemadaki elektrikli cihazı gövdesinde gerilim olan prize bağlı bir cihaz olarak düşünelim. Bir kişi buna temas ettiğinde, tesiste topraklama varsa; IF hat akımı topraklamanın ve insanın üzerinden toprağa akar. Toprağa akan akım işletme topraklaması üzerinden güç dağıtım trafosuna dönerek devresini tamamlar. Topraklama hattı, hatalı ya da eksik yapılmışsa, IF hat akımının tamamı insanın üzerinden toprağa akarak devresini tamamlar.
3 fazlı dağıtım yapılan elektrik panosunda fazlar arasında 380V’luk gerilim vardır. Bir kişi bir eliyle L1 fazını tutarken başka bir eliyle de L2 fazını tutarsa gerilimi farklı iki noktayı düşük bir dirençle birleştirmiş olacaktır. Bir elden diğer ele olan direnç elden ayağa olan dirençten daha düşük olacaktır. Ayrıca arada toprak, işletme topraklaması vs de olmayacaktır. Ohm kanununa göre gerilim sabitken direnç düştükçe akım artar. Bu durumda bir elimizden diğer elimize yüksek bir akım akacaktır. Aşağıdaki şemada bunun açıklamasını bulabilirsiniz:
Şekilden de görüleceği gibi hat akımı direkt olarak insanın vücudundan akar. Akımın bir elden ele akması en tehlikeli elektrik çarpılmalarından biridir. İşletme ve koruma topraklamaları gibi dirençler olmayacaktır. Elden ele direnç, elden ayağa olan dirençten de daha küçüktür. Ayrıca akımın aktığı yolun üzerinde kalp, akciğer gibi insan yaşamı için kritik organlar bulunmaktadır. Yazının devamında da bahsedeceğimiz gibi düşük akımlar bile kalbin atım ritmini bozabileceğinden insan yaşamı için oldukça tehlikeli olabilmektedir.
Bir topraklama elektrodundan akım aktığında, akım aktığı yerde bir gerilim oluşturur. Eğer bu topraklama elektrodunda dengeleme yapılmamışsa, topraklama elektrodundan uzaklaştıkça gerilim çok hızlı bir şekilde düşecektir. İnsan adım açıklığının yaklaşık 1m olduğunu düşünelim. Bir adımızı attığımız yer ile geride kalan ayağımızdaki gerilim farkı yeterince büyük olursa, bir ayağımızdan diğer ayağımıza akım akabilir. Bunu “Elektrik tesislerinde topraklamalar yönetmeliği”nden aldığımız bir şema ile gösterelim:
Burada trafodaki bir faz toprak kısa devresi sonucu E topraklayıcısından bir akım akıyor. Akan akım UE topraklama gerilimini oluşturuyor. UE topraklama gerilimi topraklayıcıdan uzaklaştıkça azalıyor. Bu topraklayıcının potansiyel dağılımı düzenlenmemiş ise gerilim mesafeyle hızlı bir şekilde düşecektir. Bu durumda 1m’lik adım mesafesinde USS adım gerilimi hızlı düşüşten dolayı fazla olabilir. Bir ayaktan bir ayağa akım akarken insana zarar verebilme durumu burada gerçekleşebilir.
Bu durum özellikle trafo merkezlerinin kurulduğu açık arazilerde problem oluşturabilir. Bu şekilde elektrik çarpmasının önüne geçmek için yönetmeliklerde adım geriliminin belli bir değerin altında olması istenir. Topraklama sistemimizdeki potansiyel dengelemeyi gerekli adım gerilimini sağlayacak şekilde yapmamız gerekecektir.
Elektrik çarpması için elektrik fazına direkt dokunmamız gerekmez. Elektrikli bir cihazda yaşanabilecek bir yalıtım hatası sonucu cihazın gövdesi gerilim altında kalabilir. Topraklama tesisatımızı ve devre açma düzeneğimizi düzgün bir şekilde oluşturmadıysak, cihazın metal gövdesine dokunduğumuzda da elektrik çarpılmasına maruz kalabiliriz. Buna dolaylı yoldan dokunma denir. Örnek olarak topraklaması düzgün yapılmamış ve kaçak akım koruma anahtarı ile korunmayan bir buzdolabının üzerinde bir arıza sonucu yalıtım hatası olursa ve cihazın çalışmasını sağlayan canlı uçlar gövdeyle temas edebilir. Bu durumda cihazın kapağına dokunduğumuzda bile elektrik çarpması yaşanabilir.
Yukarıdan da görüldüğü gibi elektrik çarpması durumlarında akım genelde elden ayağa, bir elden diğer ele, ya da bir ayaktan diğerine akar. Şimdi de elektrik çarpması durumlarında insan için tehlikeli olabilecek akım ve sürelere bakalım:
Yukarıdaki grafik, IEC 60364 standardına göre AC’de (alternatif akım) zaman akım diyagramıdır. Bu grafik bizim elektrik tesislerinde topraklamalar yönetmeliğimizde de kullanılır.
IB ile gösterilen x ekseni insanın üzerinden akan akımı mA olarak gösteriyor. t ile gösterilen y ekseni ise insanın üzerinden akan akımın süresini ms olarak gösteriyor. Bu grafikteki akan akımın büyüklüğüne ve süresine göre 4 bölge belirlenmiştir. Bu bölgeler insanlar için oluşacak riskin boyutunu belirler.
- AC-1 bölgesi: Akımın etkisi farkedilmez.
- AC-2 bölgesi: Akımın zararlı bir etkisi olmaz.
- AC-3 bölgesi: Organik bir zarar olması beklenmez. Ancak bu bölgedeki akım ve zaman değerleri arttıkça, kalp atışlarının oluşumunda ve iletiminde bozulmalar, ön titremeler ve kalp titremesi olmadan yaşanan kalp durmaları olabilir.
- AC-4 bölgesi: Kalp titremesi, kalp durması, nefes alamama, ağır yanıklar gibi ciddi sonuçlar oluşabilir. Akım ve süresi arttıkça ölüm ve ağır yaralanma riski de artacaktır.
Elektrik Çarpmasına Karşı Alınacak Önlemler
- Yetkili olmayan kişilerin kuvvetli akım tesislerine girişinin kilit ve uyarı levhaları ile engellenmesi.
- Elektrik cihazlarının yalıtımı.
- Elektrikli cihazların çevresinin yalıtımı.
- Topraklama
- Dengeleme
- İzole trafo ile koruma ayırması
- Küçük gerilimler
- Devrenin otomatik olarak kesilmesi
Yapılması gerekenlerin detaylarını başka bir yazımızda ele alacağız.
