AG Parafudr Nedir? İç Yıldırımlık Sistemleri ve Doğru Ürün Seçimi

Yıldırımdan korunma denince akla çoğunlukla çatıdaki yakalama uçları geliyor. Oysa dış yıldırımlık sistemi yapıyı fiziksel hasara karşı korur; içerideki elektrik ve elektronik sistemleri koruyan katman ise AG parafudr, yani iç yıldırımlık sistemidir. İkisi birbirinin alternatifi değildir, aynı zincirin iki halkasıdır. Bu rehberde iç yıldırımlık ürünlerinin ne işe yaradığını, sınıflandırmasını, seçim parametrelerini ve montaj kurallarını mühendislik diliyle ele alıyoruz.

İlginizi Çekebilir: Parafudr Seçim Aracı

AG parafudr nedir?

AG parafudr, alçak gerilim tesisatındaki faz, nötr ve koruma iletkenleri arasına bağlanan, ani aşırı gerilimleri sınırlayarak cihazların dayanım seviyesinin altına çeken bir koruma cihazıdır. Uluslararası literatürde surge protective device (SPD) olarak geçer ve TS EN 61643-11 kapsamında test edilir.

Yaygın bir yanılgı, bu ürünlerin yalnızca yıldırıma karşı çalıştığıdır. Sahada gördüğümüz hasarların önemli bölümü yıldırım dışındaki kaynaklardan gelir:

• Şebeke tarafındaki anahtarlama (switching) darbeleri
• Kompanzasyon panolarının kademe girip çıkması
• Büyük motor ve trafo yüklerinin devreye alınması
• Nötr kopması kaynaklı geçici aşırı gerilimler
• Yakın mesafeli yıldırım düşmelerinin hatlarda oluşturduğu endüklenen gerilimler

Bu nedenle iç yıldırımlık, yalnızca yakalama ucu bulunan tesislerin değil, elektronik kart taşıyan her tesisin ihtiyacıdır.

Darbe tesise nasıl ulaşır?

Dış yıldırımlık sistemine düşen bir darbenin tamamı toprağa gitmez. Akım, iletkenlerin empedans farklarına göre paylaşılır ve bir kısmı enerji, haberleşme ve veri hatları üzerinden yapı içine ilerler. 100 kA mertebesindeki bir darbenin yapı içinde paylaşılan bileşeni bile, darbe dayanımı birkaç kilovolt olan bir sürücüyü ya da PLC kartını kolaylıkla tahrip eder.

TS EN IEC 62305-4, bu yayılımı koruma bölgeleri (LPZ) mantığıyla ele alır. Yapı, dıştan içe doğru bölgelere ayrılır ve her bölge sınırında bir koruma kademesi bulunur. Amaç, darbeyi tek bir cihazla durdurmak değil, kademe kademe süzmektir.

İlginizi Çekebilir: IEC 62305-2 Yıldırım Risk Analizi

Bu noktada iç yıldırımlık ürünlerinin asıl işlevini doğru tanımlamak gerekir. Yapı içindeki metal tesisat, eşpotansiyel bara üzerinde doğrudan birleştirilebilir; ancak faz ve nötr gibi gerilim taşıyan iletkenler baraya doğrudan bağlanamaz. Parafudr, tam olarak bu iletkenler için darbe anında devreye giren, sonrasında yalıtkan duruma dönen bir eşpotansiyel bağlantı elemanı olarak çalışır.

 Görsel 1: Dış yıldırımlık, topraklama, eşpotansiyel ve iç yıldırımlık birlikte çalışır.

Parafudr sınıfları: B, C, D ve Tip 1, Tip 2, Tip 3

Piyasada iki adlandırma bir arada kullanılır. Eski Alman sınıflandırmasındaki B, C ve D harfleri, güncel IEC adlandırmasındaki Tip 1, Tip 2 ve Tip 3 karşılıklarına denk gelir.

Aradaki en kritik fark dalga şeklidir. 10/350 µs dalgası gerçek yıldırım akımının enerji içeriğini temsil eder ve aynı tepe değerdeki 8/20 µs dalgasına göre kat kat fazla enerji taşır. Bu yüzden dış yıldırımlık sistemi bulunan bir tesiste giriş panosuna Tip 2 koymak, ürün ne kadar yüksek I_max değerine sahip olursa olsun standarda uygun bir çözüm değildir.

TS EN IEC 62305-4’e göre koruma düzeyi I ve II olan yapılarda Tip 1 cihazın kutup başına I_imp değeri en az 25 kA, koruma düzeyi III ve IV’te ise en az 12,5 kA seçilir. Tip 1+2 olarak sertifikalı kombine ürünler, iki kademeyi tek cihazda birleştirerek pano içinde yer kazandırır.

 Görsel 2: Her bölge sınırında bir kademe; artık gerilim adım adım cihaz dayanımının altına iner.

Ürün seçiminde belirleyici parametreler

Bir AG parafudr seçimi, katalogdan en yüksek akım değerini işaretlemekle yapılmaz. Sırasıyla şu parametreler netleşmelidir:

Sürekli çalışma gerilimi: Cihazın sürekli taşıyabileceği gerilimdir ve tesisin topraklama tipine bağlıdır. 230/400 V TN sistemde faz-nötr kolu için 275 V sınıfı ürünler yaygındır; TT sistemde faz-koruma iletkeni kolunda geçici aşırı gerilimler daha yüksek çıkabildiği için 320 V sınıfı tercih edilir. IT sistemde ise ilk toprak hatasında faz-toprak gerilimi fazlar arası gerilime yükselebildiğinden 440 V mertebesi gerekir.

Topraklama yapısı ve bağlantı modu:TN-C sistemde ayrı bir nötr yolu bulunmadığı için 3+0, TN-S ve TN-C-S sistemlerde 4+0 ya da 3+1, TT sistemde ise nötr ile koruma iletkeni arasında kıvılcım aralığı bulunan 3+1 yapı kullanılır. Yanlış mod seçilirse cihaz normal işletmede zorlanır ve erken devre dışı kalır.

Koruma seviyesi: Cihazın darbe anında geçirdiği artık gerilimdir ve korunacak ekipmanın darbe dayanımından (U_w) belirgin biçimde düşük olmalıdır.

Akım değerleri: Tip 1’de I_imp, Tip 2’de I_n ve I_max. Ayrıca panonun beklenen kısa devre akımı (I_SCCR) ile ürünün dayanımı karşılaştırılmalıdır.

Hat tipi: AC enerji hatları, fotovoltaik sistemlerdeki DC hatları, PLC analog/dijital sinyal hatları ve Ethernet, RS-485, koaksiyel gibi veri hatları için ayrı ürün aileleri vardır. DC tarafında dizi gerilimi ve kutup yapısı, sinyal tarafında ise hat empedansı ve bant genişliği belirleyicidir.

Risk analizi çıktısı. Tüm bu parametrelerin üstünde, tesisin TS EN IEC 62305-2 kapsamında yapılan risk analizi bulunur. Analiz, yapının konumunu, yıldırım yoğunluğunu, gelen hat tiplerini ve olası kayıpları değerlendirerek koruma düzeyini belirler; Tip 1 cihazın akım değeri de bu düzeyden türetilir. Analiz yapılmadan yapılan seçim, en iyi ihtimalle gereğinden pahalı, en kötü ihtimalle yetersiz bir çözüm üretir.

Devre teknolojisi neden önemli?

İç yıldırımlık ürünlerinde iki temel eleman kullanılır. Metal oksit varistör (MOV) nanosaniyeler içinde iletime geçer ve gerilimi kırpar; ancak şebeke gerilimini sürekli üzerinde taşıdığı için zamanla yaşlanır ve kaçak akım üretir. Gaz deşarj tüpü (GDT) yüksek enerji taşıma kapasitesine sahiptir, buna karşılık tek başına kullanıldığında darbeden sonra takip akımı sorunu doğurur.

En sağlıklı çözüm ikisinin seri çalışmasıdır. GDT, varistörü şebeke geriliminden yalıtarak kaçak akımı ortadan kaldırır; varistör ise hızlı tepki ve düşük artık gerilim sağlar.

Bu mimarinin üzerine eklenen termal akım sınırlama devresi, geçici aşırı gerilim (TOV) koşullarında varistörden geçen akımı birkaç ampere, ardından miliamper seviyesine indirir. Klasik ürünlerde bu koşulda termal ayırıcı devreye girer ve cihaz kalıcı olarak devre dışı kalır; yani tesis, farkına varılmadan korumasız kalır. Akım sınırlamalı yapıda ise koruma işlevi sürer.

Raycap bünyesindeki ISKRA’nın patentli Safetec teknolojisi bu yaklaşımın örneğidir. Aynı ailedeki ProBloc ve ProTec serileri fabrikalar, enerji santralleri, güneş enerjisi sahaları, hastaneler ve yanıcı-patlayıcı tesislerde uzun ömürlü koruma için tercih edilir.

 Görsel 3: Seri GDT, termal akım sınırlama devresi ve varistörün birlikte çalışması.

Montaj kuralları

Doğru ürün, yanlış montajla değerini kaybeder. Uygulamada dikkat edilecek başlıklar şunlardır:

• Bağlantı iletkeni uzunluğu. Faz ve koruma tarafındaki toplam bağlantı uzunluğu 0,5 m’yi aşmamalıdır. Her metre iletken yaklaşık 1 µH endüktans ekler ve darbe anında cihaz üzerinde kilovolt mertebesinde ilave gerilim doğurur.
• Kesitler. Tip 1 ürünlerde en az 16 mm², Tip 2 ürünlerde 6 mm², Tip 3 ürünlerde 1,5 mm² bakır iletken kullanılır.
• Kademeler arası mesafe. Tip 1 ile Tip 2 arasında en az 10 m kablo bulunmalıdır; mesafe yoksa ayırıcı bobin kullanılır ya da fabrikada koordine edilmiş Tip 1+2 ürün tercih edilir.
• Bağlantı biçimi. Tip 1 ve Tip 2 cihazlar sisteme paralel bağlanır. Tip 3 ürünler ve veri hattı koruyucuları ise yük akımını üzerinden geçirecek şekilde seri bağlanabilir; bu durumda cihazın anma akımı yük akımına uygun seçilmelidir.
• Ön sigorta ve izleme. Üretici kataloğunda belirtilen ön sigorta değeri uygulanmalı, mümkünse uzaktan izleme kontağı bina otomasyonuna taşınmalıdır.

 Görsel 4: Bağlantı uzunluğu, koruma seviyesini doğrudan etkiler.

Uygulama alanları

İç yıldırımlık çözümleri tesis tipine göre farklılaşır:

• Fabrika ve endüstriyel tesislerde AC enerji hatlarının kademeli korunması
• Yanıcı ve patlayıcı ortamlarda exproof gövdeli çözümler
• Güneş enerjisi santrallerinde dizi ve inverter tarafı için DC parafudr
• PLC ve otomasyon sistemlerinde sinyal hattı koruyucuları
• CCTV ve güvenlik sistemlerinde Cat ve koaksiyel hat koruyucuları
• Rüzgâr türbinleri ve enerji santrallerinde jeneratör, kontrol ve haberleşme hatları

Ortak nokta şudur: bir tesiste yalnızca enerji hattını korumak yeterli değildir. Kamera hattı, saha bus hattı ya da inverter haberleşme kablosu korumasız bırakıldığında darbe bu yoldan içeri girer ve pahalı kartları aynı şekilde tahrip eder.

Sıkça sorulan sorular

Dış yıldırımlık sistemim var, yine de parafudr gerekli mi? Evet. Dış sistem yapıyı fiziksel hasardan korur; hatlar üzerinden ilerleyen darbe için giriş noktasında Tip 1 cihaz kullanımı gerekir.

Parafudrun ömrü ne kadardır? Sabit bir süre yoktur. Ürün, maruz kaldığı darbelerin enerjisine göre yaşlanır. Kartuşlardaki gösterge penceresi kırmızıya döndüğünde modül değiştirilir; periyodik kontrollerde bu gösterge ve bağlantı sıkılıkları denetlenir.

Tek bir parafudr tüm tesisi korur mu? Hayır. Giriş panosundaki cihaz artık gerilimi kilovolt seviyesine indirir; hassas ekipmanın dayanımına inmek için tali panoda ve cihaz önünde ek kademeler gerekir.

DC parafudr ile AC parafudr aynı ürün müdür? Hayır. DC tarafında akım sıfır geçişi olmadığı için ark sönümleme davranışı farklıdır ve TS EN IEC 61643-31 kapsamında ayrı test edilen, dizi gerilimine uygun ürünler kullanılır.

Ürün seçimi için hangi bilgiler gerekir? Şebeke gerilimi ve faz sayısı, topraklama tipi, dış yıldırımlık sisteminin varlığı ve koruma düzeyi, pano kısa devre akımı, korunacak hat tipleri ve risk analizi sonucu.

Ücretsiz keşif talebi

Doğru ürün seçimi, tesiste yapılacak bir keşif ve risk değerlendirmesiyle başlar. Yıldırımdan Korunma Merkezi uzman mühendis kadrosu, partneri olduğumuz Raycap iç yıldırımlık sistemleri kapsamında tesisinize gelerek ücretsiz keşif yapar ve risk raporunu tarafınıza sunar.

İç yıldırımlık ve ani aşırı gerilim koruma keşfi talebiniz için bizimle iletişime geçebilirsiniz.