Parafudr ne demek? Kelime Fransızca parafoudre sözcüğünden geliyor. Para koruyan, foudre yıldırım demek. Türkçe teknik karşılığı aşırı gerilim koruma cihazı.
Peki parafudr nedir? Şebekede beklenmedik biçimde yükselen gerilimi yere akıtan, tepe geçince sessizce devre dışı kalan bir koruma elemanı. Sigortayla karıştırılır ama işi tamamen farklı. Sigorta akımın fazlasını keser, parafudr gerilimin fazlasını kısar. Yıldırım düşmesi, şebeke anahtarlaması, trafo manevrası ve büyük motorların devreye girip çıkması aynı sonucu doğurur: mikrosaniyeler süren bir gerilim tepesi.
Parafudr Ne İşe Yarar?
Görevi gerilimi sınırlamak. Normal işletmede cihaz devrede yokmuş gibi durur, üzerinden ölçülemeyecek kadar küçük bir akım geçer. Gerilim eşiği aştığı anda direnci birkaç mikrosaniyede düşer ve fazla enerjiyi topraklama hattına yönlendirir. Tepe geçince eski yalıtkan hâline döner.
Korunan şey aslında yalıtım. Bir elektronik kartın üzerindeki izler arasındaki mesafe, bir motorun sargı yalıtımı ya da bir kontaktörün bobini belli bir gerilime kadar dayanır. Bu sınır aşıldığında ark oluşur ve yalıtım delinir. Cihaz o anda çalışmayı sürdürse bile yalıtımda kalıcı bir zayıflık kalır. Tekrarlanan küçük darbeler zamanla arızayı hazırlar.
İkinci kazanç işletmenin sürekliliği. Yanan bir kart, duran bir üretim hattı ya da kaybolan veri, cihazın kendi bedelinden çok daha pahalıya oturur. Sigorta ve kaçak akım rölesi bu tür bir olayı hiç görmez çünkü ikisi de akıma bakar.
Parafudr Nerelerde Kullanılır?
Konutlarda giriş panosu ve daire panosu tipik nokta. Kombi kartı, klima, televizyon, modem ve bilgisayar kaynağı en sık zarar gören cihazlar. Kırsal hatlarda ve havai hat beslemesi olan yerlerde risk daha yüksek çünkü uzun hat, yıldırımın indüklediği gerilimi toplayan büyük bir anten gibi davranır.
Sanayide otomasyon panoları öne çıkar. PLC, sürücü, sensör beslemesi ve haberleşme hatları düşük gerilimle çalıştığı için darbeye en duyarlı grubu oluşturur. Enerji üretiminde ise durum iki katmanlı. Güneş santrallerinde panel dizisi açık alanda ve yüksek noktada durduğu için hem DC hem alternatif tarafta koruma istenir. Dizi ile invertör arasına giren DC parafudr, doğru akımın ark söndürme zorluğu yüzünden ayrı bir ürün grubu.
Altyapı tarafında baz istasyonları, kamera direkleri, aydınlatma direkleri, trafo merkezleri ve demiryolu sinyalizasyonu sayılır. Bir de sıkça atlanan bir alan var: haberleşme ve veri hatları. Enerji girişi korunup ethernet ya da anten kablosu açık bırakılırsa darbe o yoldan içeri girer.
Parafudr Nasıl Çalışır?
Parafudr yapısı çoğunlukla iki bileşenden birine dayanır. Birincisi varistör, yani metal oksit direnç. Çinko oksit taneciklerinden preslenen bu blok, belli bir gerilimin altında yalıtkan gibi davranır. Eşik aşılınca direnci hızla düşer ve akımı üzerine alır. İkincisi ateşleme aralığı. İki elektrot arasındaki boşluk, gerilim yeterince yükseldiğinde ark ile kapanır ve çok büyük akımları taşıyabilir.
İkisinin karakteri farklı. Varistör hızlı tepki verir ve artık gerilimi düşük tutar, buna karşılık her darbede bir miktar yıpranır. Ateşleme aralığı yüksek enerji taşır ama tepkisi biraz geç ve ateşlendikten sonra şebekeden akım çekmeye devam etme eğilimi taşır. Üreticiler bu yüzden ikisini birlikte kullanan tasarımlara yönelir.
Bağlantı biçimi de çalışmanın parçası. Cihaz hatta seri değil paralel bağlanır. Yani normal akım üzerinden geçmez, yalnız darbe anında bir yan yol açılır. Bu yan yolun karşı ucunda topraklama barası bulunur. Toprak bağlantısı zayıfsa cihaz akıtacak yer bulamaz ve koruma çalışmaz.
Parafudr Çeşitleri Neler?
Parafudr çeşitleri iki ayrı eksende sıralanır. Birinci eksen darbe dayanımı ve montaj yeri, buna tip denir. İkinci eksen kaç iletkeni koruduğu, buna kutup sayısı denir. Ürün seçilirken ikisi birlikte belirlenir çünkü biri enerjiyi, öteki şebeke yapısını karşılar.
Bunların dışında gerilim seviyesine göre de bir ayrım var. Bin voltun altındaki tesisatta alçak gerilim ürünleri, dağıtım ve iletim hatlarında orta ve yüksek gerilim ürünleri kullanılır. İkisinin görünümü, montaj biçimi ve deney yöntemi birbirine benzemez.
Parafudr Tipleri
Tip ayrımı TS EN 61643-11 standardındaki deney akımına dayanır. Laboratuvarda uygulanan darbenin şekli her tip için farklı. Bu fark rakamsal bir detay gibi görünse de doğrudan cihazın taşıyabileceği enerjiyi belirler.
Üç tip arka arkaya kullanıldığında kademeli bir yapı doğar. Baştaki eleman büyük enerjiyi alır, sonraki elemanlar geriye kalan artığı temizler. Kademeler arasında yeterli kablo mesafesi bırakılmazsa öndeki eleman devreye girmeden arkadaki yüklenir.
Tip 1 Parafudr
Doğrudan yıldırım akımını karşılamak üzere tasarlanır. Deneyde uygulanan darbe 10/350 µs eğrisine sahip. Bu eğri uzun kuyruklu, yani içerdiği enerji yüksek. Sınıfı belirleyen büyüklük Iimp, yani darbe akımı. Kutup başına 12,5 kA ile 25 kA arası değerler yaygın.
Yeri binanın enerji girişi, yani ana pano. Binada dış yıldırımlık varsa bu tip zorunlu hâle gelir çünkü yakalama ucundan gelen akımın bir bölümü tesisata girer. Bağlantı iletkeni bakır olarak en az 16 mm² seçilir.
Tip 2 Parafudr
Şebekeden gelen ve komşu tesislerden indüklenen darbeleri karşılar. Deney eğrisi 8/20 µs, yani kısa kuyruklu. Belirleyici büyüklükler In anma deşarj akımı ile Imax maksimum deşarj akımı. TEDAŞ şartnamesinde In için 20 kA, Imax için 40 kA ve koruma seviyesi Up için 1,5 kV üst sınırı geçer.
Montaj yeri tali panolar ve kat panoları. En yaygın kullanılan grup burası. Dış yıldırımlık bulunmayan binalarda giriş panosuna doğrudan bu tip konur. Bağlantı iletkeni bakır olarak en az 4 mm² seçilir, uygulamada 6 mm² tercih edilir.
Tip 3 Parafudr
Korunacak cihazın hemen yanına konur. Deneyde gerilim ile akım aynı anda uygulanır, buna kombine dalga denir. Gerilim bileşeni 1,2/50 µs, akım bileşeni 8/20 µs. Enerji kapasitesi en düşük grup, buna karşılık artık gerilimi en aza indirir.
Tek başına kullanılmaz. Önünde mutlaka bir Tip 2 bulunmalı, aksi hâlde ilk büyük darbede dağılır. Cihaza olan mesafenin 10 metreyi geçmemesi istenir çünkü uzayan kablo koruma seviyesini yukarı çeker. Priz içine ya da pano rayına takılan küçük modüller bu sınıfa girer.
Kutuplarına Göre Parafudrlar
Kutup, cihazın içindeki koruma modülü sayısını anlatır. Her modül bir iletkeni topraklamaya ya da nötre bağlar. Doğru sayı, tesisin topraklama düzenine göre belirlenir. TN-S, TN-C ve TT düzenlerinde nötrün ve koruma iletkeninin ayrı olup olmaması sonucu değiştirir.
Yanlış seçim iki yönlü zarar verir. Eksik kutup, korunmayan bir iletken bırakır ve darbe o yoldan içeri girer. Fazladan kurulan nötr-toprak köprüsü ise ayrılmış bir sistemde kaçak akım rölesinin sürekli atmasına yol açar.
1 Kutuplu Parafudr
Tek modül taşır ve tek bir iletkeni korur. Faz ile koruma iletkeni arasına ya da nötr ile koruma iletkeni arasına bağlanır. Modüler yapıdaki ürünlerde bu tekil modüller yan yana dizilerek daha büyük yapılar kurulur.
Tek başına kullanımı sınırlı. Aydınlatma direği, kamera kutusu, tek hatlı sinyal beslemesi gibi yalnız bir iletkenin korunmasının yeterli olduğu küçük noktalarda yer bulur. Konut panosunda tek modülle yetinmek eksik koruma demek.
2 Kutuplu Parafudr
Monofaze tesisatın standart çözümü. Faz ve nötr iletkenlerinin ikisi de koruma iletkenine karşı korunur. Konut, küçük ofis ve tek fazlı besleme alan saha kabinleri bu yapıyı kullanır.
Bir başka kullanım biçimi de faz-nötr artı nötr-toprak düzeni. Toprak direncinin yüksek olduğu ve nötr ile toprağın ayrı çekildiği tesislerde bu düzen tercih edilir. Ürünün etiketindeki bağlantı şeması hangi düzeni desteklediğini gösterir.
3 Kutuplu Parafudr
Üç modül taşır. Nötrün koruma iletkeniyle birleşik olduğu TN-C düzeninde üç fazın her birini ortak iletkene karşı korur. Ayrı bir nötr modülü bulunmaz çünkü ayrı bir nötr yok.
Trifaze motor beslemesi gibi nötr çekilmeyen kollarda da aynı ürün kullanılır. Nötrün ayrıldığı noktadan sonra bu yapı yeterli kalmaz, orada dört modüllü bir çözüme geçilir.
4 Kutuplu Parafudr
Üç faz ve nötr için dört modül taşır. Nötr ile koruma iletkeninin ayrı çekildiği TN-S düzeninin karşılığı. Günümüz binalarında en çok kurulan trifaze yapı bu.
Bir de üç artı bir denen düzen var. Orada üç modül fazları nötre karşı korur, dördüncü eleman nötr ile toprak arasına girer. Toprak direncinin yüksek olduğu TT düzeninde bu yerleşim tercih edilir çünkü nötr-toprak yolu ayrı bir elemanla karşılanır.
AG Parafudr Nedir?
AG parafudr, bin voltun altındaki tesisatta kullanılan gruba verilen ad. Konut, iş yeri ve fabrika panolarında görülen DIN raya takılan modüller bu sınıfa girer. Alçak gerilim parafudr ürünlerinde sürekli işletme gerilimi Uc, 230/400 V şebeke için genellikle 253 V seçilir. Bu değer faz geriliminin yaklaşık yüzde 10 üzerinde kalır.
Gövde tasarımı da bu sınıfa özgü. Faz modülleri tek tek sökülüp değiştirilebilir, gövde en az IP20 koruma sınıfında olur ve alev almayan termoplastikten üretilir. Ön yüzdeki gösterge penceresi modülün sağlam mı yoksa ömrünü tamamlamış mı olduğunu renk değişimiyle bildirir. Uzaktan izleme için kuru kontak çıkışı bulunur.
Doğru akım tarafı ayrı bir başlık. Güneş enerjisi dizilerinde kullanılan ürünlerde sürekli işletme gerilimi, dizinin en soğuk gündeki açık devre gerilimine göre seçilir. Yirmi modüllük bir dizi soğukta bin voltu aşabildiği için bin voltluk bir cihaz yetersiz kalır. AG parafudr bağlantısı bu tarafta da paralel kurulur, yalnız modüllerin doğru akıma uygun olması gerekir.
YG-OG Parafudr Nedir?
Orta ve yüksek gerilim hatlarında kullanılan grup. Görünümü alçak gerilim modüllerine hiç benzemez. Silindirik bir gövde içinde üst üste dizilmiş çinko oksit blokları bulunur. Gövde porselen ya da polimer olur. Polimer olanlar daha hafiftir ve kırıldığında parça saçmaz.
Eski kuşak ürünlerde ateşleme aralıklı silisyum karbür kullanılırdı. Bugün yaygın olan tip boşluksuz metal oksit. Seçimde iki büyüklük öne çıkar: anma gerilimi Ur ile sürekli işletme gerilimi Uc. Anma deşarj akımı dağıtım hatlarında 5 kA, daha kritik noktalarda 10 kA seçilir. Trafo parafudr uygulamasında cihaz, transformatörün yüksek gerilim uçlarına mümkün olduğunca yakın bağlanır çünkü aradaki her metre kablo koruma seviyesini yükseltir.
Bu ürünlerde parafudr ayırıcısı denen küçük bir eleman bulunur. Cihazın alt ucuna takılır ve iki iş yapar. Blok bozulup sürekli akım çekmeye başlarsa parafudru hattan koparır, böylece hat arızalı kalmaz. Ayrıca kopmuş bağlantı gözle görüldüğü için ekip hangi ünitenin değişeceğini sahada hemen bulur. Yüksek gerilim parafudr uygulamalarında ünitelere ayrıca kaçak akım sayacı takılabilir.
Parafudr Nasıl Bağlanır?
Bağlantı paralel. Cihaz, korunacak iletken ile topraklama barası arasına köprü gibi girer. Yükün akımı üzerinden geçmez. Bu yüzden parafudr bağlantısı yapılırken kesit hesabı yük akımına göre değil darbe akımına göre yapılır.
Önüne bir aşırı akım koruması konur. Cihaz ömrünü tamamlayıp kısa devre olduğunda bu sigorta devreyi açar ve ana şalterin atmasını önler. Değeri üreticinin verdiği tablodan seçilir çünkü fazla küçük seçilen sigorta normal bir darbede atar, fazla büyük seçilen ise arızayı ayıramaz.
Kaçak akım rölesiyle sıralama da önemli. Darbe anında toprağa akan akım, röle açısından kaçak gibi görünür ve standart bir röle atar. Bu yüzden cihaz genelde rölenin şebeke tarafına konur. Zorunlu olarak röleden sonra bağlanacaksa darbeye dayanıklı seçici tip bir röle kullanılır.
Parafudr Nereye Monte Edilir?
Kural basit: koruma, korunacak bölgenin girişinde başlar. Enerjinin binaya girdiği pano ilk durak. Dış yıldırımlık varsa buraya Tip 1, yoksa Tip 2 konur. Sonraki durak tali panolar, en son durak hassas cihazın yanı.
Kademeler arasında mesafe bırakılır. Aynı panoya iki tip yan yana konacaksa aralarına bir ayırma bobini girer, yoksa öndeki eleman iş göremez. Ayrı panolara dağıtıldığında kablo uzunluğu bu görevi kendiliğinden üstlenir.
AG parafudr montajı sırasında cihazın pano içindeki konumu da düşünülür. Topraklama barasına en yakın raya yerleştirmek, bağlantı iletkenini kısaltmanın en kolay yolu. Uzun kabloyu pano içinde dolandırıp gelmek, cihazın etiketindeki koruma seviyesini kâğıt üzerinde bırakır.
Parafudrun Topraklaması Nasıl Yapılır?
Topraklama, korumanın yarısı. Cihazın akıttığı akım yerde düşük dirençli bir yol bulamazsa gerilim inmez. Bu yüzden bağlantı doğrudan pano içindeki ana baraya yapılır, araya başka bir ekipmanın uç bağlantısı eklenmez.
En kritik ölçü bağlantı boyu. Faz ucundan cihaza, cihazdan toprak barasına giden iletkenlerin toplamı 0,5 metreyi geçmemeli. Nedeni basit bir fizik: her metre iletken yaklaşık 1 µH endüktans taşır ve hızlı değişen bir darbe akımı bu endüktans üzerinde gerilim doğurur. 8/20 µs eğrisindeki 8 kA'lik bir darbe, metre başına bin volt dolayında ek gerilim üretir. Cihazın etiketinde yazan koruma seviyesine bu ek gerilim eklenir.
Boy kısaltılamıyorsa V bağlantı kullanılır. Bu yöntemde gelen ve giden iletkenler doğrudan cihazın uçlarına bağlanır, böylece darbe akımının yolu ile yükün gördüğü yol ayrışır. Bir de tesisin bütününü ilgilendiren kural var: bina içindeki bütün topraklama sistemleri tek bir eş potansiyel barasında birleştirilir. Ayrı ayrı kurulmuş topraklamalar, darbe anında aralarında gerilim farkı doğurur.
Parafudr ile Paratoner Arasındaki Fark Nedir?
İkisi aynı olayın iki ayrı yüzünü karşılar. Paratoner dış koruma. Çatıya konan yakalama ucu, iniş iletkeni ve topraklama elektrodundan oluşur. İşi, binaya çarpan yıldırım akımını yapının içinden geçirmeden toprağa indirmek. Böylece yangın ve yapısal hasar önlenir.
Parafudr iç koruma. Yıldırım binaya hiç çarpmasa bile yakındaki bir düşme, hatlarda gerilim indükler. Paratoner bu indüklenen gerilime karşı bir şey yapmaz, hatta iniş iletkeninden akan büyük akım yakınındaki kabloları etkiler. İç tarafı koruyan eleman parafudr.
Bu yüzden ikisi birbirinin alternatifi değil. Binada dış yıldırımlık varsa iç tarafa Tip 1 konması gerekir. Bir ayrıntı da terim tarafında: uluslararası yıldırımdan korunma standardı klasik yakalama uçlarını ve kafes yöntemini tanımlar, iyon üreterek yıldırımı çektiği söylenen erken akım başlatmalı ürünler ise ayrı bir ulusal standarda dayanır.
Parafudr Yıldırımdan Korur mu?
Dürüst yanıt kısmi. Cihaz yıldırımın kendisini durdurmaz, düşmesini de engellemez. Yaptığı iş, yıldırımın elektrik tesisatında doğurduğu gerilim yükselmesini sınırlamak. Binaya doğrudan düşen bir yıldırımın mekanik ve termik etkisi parafudrun görev alanı dışında kalır.
İstatistik de bunu destekler. Cihazların karşıladığı olayların çoğu doğrudan düşme değil, uzaktaki bir düşmenin hatta indüklediği gerilim ya da şebekedeki anahtarlama kaynaklı darbeler. Bu ikinci grup çok daha sık görülür ve toplamda daha fazla cihaz yakar.
Beklentiyi doğru kurmak gerekir. Tam koruma, dış yıldırımlık ile iç korumanın birlikte kurulmasıyla ve topraklamanın düzgün yapılmasıyla sağlanır. Tek başına bir modül, çatıya düşen yıldırıma karşı garanti vermez.
Parafudr Neden Yanar?
En sık neden geçici aşırı gerilim. Nötr iletkeninin kopması ya da bağlantısının gevşemesi hâlinde faz gerilimi nötr üzerinden yükselir ve cihaz 253 V yerine 400 V'a yakın bir gerilimle uzun süre karşılaşır. Varistör bu seviyede sürekli iletken kalır, ısınır ve termik ayırıcı devreye girerek modülü kopararak yanmayı önler.
İkinci neden yıpranma. Her darbe varistörden bir miktar malzeme götürür. Zamanla kaçak akım artar, ısınma başlar ve cihaz kendini devre dışı bırakır. Bu bir arıza değil ömür sonu. Gösterge penceresi kırmızıya döndüğünde modül değiştirilir.
Üçüncü neden yanlış seçim ya da yanlış montaj. Sürekli işletme gerilimi düşük seçilen bir cihaz normal şebeke oynamalarında bile zorlanır. Ön sigortası takılmayan bir cihaz, kısa devre olduğunda ana şalteri attırır. Kapasitesinin çok üzerinde bir darbe alan cihaz ise tek seferde dağılır. Bu yüzden panonun periyodik kontrolünde gösterge penceresine bakmak alışkanlık hâline getirilir.
Parafudrun Kaçak Akım Rölesi ve Sigorta Arasındaki Farkları
Üçü de koruma yapar ama üçü farklı büyüklüğe bakar. Sigorta ve otomat akımın şiddetine bakar. Akım kablonun taşıyabileceğinin üstüne çıktığında devreyi açar. Koruduğu şey kablo ve kablonun ısınmasından doğacak yangın riski.
Kaçak akım rölesi giden ile dönen akım arasındaki farka bakar. Fark belirlenen eşiği aşıyorsa akımın bir kısmı beklenmedik bir yoldan gidiyor demek. Konutta yaygın eşik 30 mA ve bu değer insanı elektrik çarpmasından korumak üzere seçilir.
Parafudr gerilimin tepe değerine bakar. Akımın büyüklüğü ya da dengesi onu ilgilendirmez. Koruduğu şey yalıtım ve elektronik. Üç cihazın işlevi birbirinin yerine geçmez, panoda üçü birden bulunur. Sigortası olan bir tesis darbeye açık kalır. Parafudru olan bir tesis de aşırı akıma karşı korunmuş sayılmaz.
Parafudr Nasıl Seçilir?
İlk veri gerilim. Sürekli işletme değeri Uc, şebekede oluşabilecek en yüksek sürekli seviyenin üzerinde olmalı. 230/400 V için 253 V yaygın seçim. İkinci veri koruma seviyesi Up. Bu değer, korunacak cihazın dayanabileceği darbe geriliminin altında kalmalı.
Dayanım sınırları kategori olarak tanımlanır. 230/400 V bir tesiste sayaç ve ana pano ekipmanı 6 kV, sabit tesisat 4 kV, priz üzerinden beslenen cihazlar 2,5 kV, hassas elektronik 1,5 kV dayanır. Cihazın etiketindeki Up bu sınırın altında kalmalı ve üzerine bağlantı iletkeninin doğuracağı ek gerilim de eklenmeli.
Üçüncü veri şebeke yapısı. Topraklama düzeni kutup sayısını belirler. Dördüncü veri montaj yeri ve dış yıldırımlık durumu, bu da tipi belirler. Bunların üstüne gösterge, kuru kontak, modüler yapı ve ön sigorta uyumu gibi işletme başlıkları gelir.
Parafudr Kaç kA Olmalı?
Rakam tek başına anlam taşımaz çünkü hangi eğriye göre ölçüldüğü belirleyici. Tip 1 için verilen Iimp değeri 10/350 µs eğrisine, Tip 2 için verilen In ve Imax değerleri 8/20 µs eğrisine göre. Aynı sayı ilk eğride çok daha fazla enerji anlamına gelir. Bu yüzden 25 kA yazan bir Tip 1 ile 25 kA yazan bir Tip 2 kıyaslanamaz.
Tip 1 tarafında yaygın uygulama şu: dış yıldırımlığın koruma seviyesi düşükse kutup başına 25 kA, daha esnek seviyelerde 12,5 kA seçilir. Dört iletkenli bir sistemde bu değerler toplam yıldırım akımının tesisata düşen payına göre hesaplanır.
Tip 2 tarafında ölçüt In ile Imax. Konut ve küçük iş yerlerinde 20 kA anma değeri ve 40 kA maksimum değeri çoğu koşulu karşılar. Havai hatla beslenen kırsal tesislerde, açık alandaki santrallerde ve yıldırım yoğunluğu yüksek bölgelerde bir üst kademeye çıkmak yerinde olur. Seçimi rakamı büyütmek değil, tesisin maruz kaldığı riski doğru değerlendirmek belirler.
