Geçtiğimiz kış bir tekstil tesisinden gelen arıza çağrısı, aslında bu yazının konusunu en iyi anlatan örnek. Cuma akşamı üretim sorunsuz kapanmış. Pazartesi sabahı iki PLC, bir frekans invertörü ve kantar sisteminin kontrol kartı ölü bulunmuş. Sigortalar atmamış, pano içinde is izi yok, binanın hiçbir yerinde yanık kokusu yok. Ekip önce şebekede kesinti olup olmadığını araştırmış, sonra jeneratör devreye girdi mi diye bakmış.
- Aşırı gerilim mikrosaniyeler içinde binlerce volta çıkan kısa darbeler; yalıtımı deler, gizli ve kalıcı hasar bırakır.
- Tesis içine giriş yolları: doğrudan yıldırım, yakın düşmeler, hat iletimleri, şebeke anahtarlamaları.
- Parafudr eşik aşıldığında mikrosaniyede ileterek enerjiyi toprağa aktarır; varistör, kıvılcım aralığı ve hibrit tipleri vardır.
- Tip 1, Tip 2, Tip 3 zinciri gereklidir; Up cihazın darbe dayanımından belirgin şekilde düşük olmalıdır.
- Koruma seçimine risk analizi ile başlanmalı; TS EN IEC 62305-2 gereklidir, şema okuması ve saha denetimi temel adımlardır.
Kimse fırtına görmemişti, çünkü yıldırım tesise düşmemişti. O hafta sonu en yakın düşme yaklaşık üç kilometre ötedeydi.
Sahada en sık karşılaştığımız senaryo tam olarak bu. Aşırı gerilim, iz bırakmadan hasar veren ve bu yüzden neredeyse her zaman yanlış teşhis edilen bir olaydır. Faturası da kart değişiminden ibaret kalmaz; asıl maliyet duran hat, bozulan parti ve müşteriye geciken sevkiyattır.
Aşırı gerilim nedir, neden bu kadar tehlikeli?
Aşırı gerilim, tesisatın normal çalışma geriliminin mikrosaniyeler mertebesinde binlerce volta ulaşacak şekilde aşılmasıdır. Süre çok kısadır, ama enerji yoğunluğu yüksektir. Sigortalar ve kaçak akım röleleri bu hızda tepki veremez; onlar milisaniyeler dünyasında çalışır, aşırı gerilim ise mikrosaniyeler dünyasında.
Sorunun boyutunu anlamak için cihazların darbe dayanımına bakmak yeterli. 230/400 V bir sistemde şebeke girişindeki ekipman yaklaşık 6 kV, ana dağıtım panosundaki bileşenler 4 kV, priz seviyesindeki cihazlar 2,5 kV, elektronik kartlar ise 1,5 kV mertebesinde darbe gerilimine dayanacak şekilde tasarlanır. Yıldırım kaynaklı bir darbe ise hat üzerinde rahatlıkla 10 kV’un üzerine çıkar.
Yani cihaz bozulmaz, cihaz aşılır. Aradaki fark önemli: yalıtım bir kez delindiğinde hasar çoğu zaman kalıcıdır, bazen de gizlidir. Kart o gün çalışmaya devam eder, üç hafta sonra beklenmedik bir anda durur. Sahada “sebepsiz arıza” diye kayda geçen olayların önemli bir kısmı budur.
Enerji nereden geliyor?
Aşırı gerilimin tesise ulaşmasının dört yolu var ve bunları birbirinden ayırmak, hangi korumayı kuracağınızı doğrudan belirler.
Doğrudan yıldırım düşmesi. En dramatik olan, ama en seyrek görülen durum. Yapıya ya da enerji hattına doğrudan isabet eden bir yıldırım, 10/350 µs dalga formunda ve yüz kiloamperlere varan bir akım taşır. Bu enerjinin bir kısmı topraklama sistemi üzerinden yayılırken bir kısmı da iletkenler yoluyla tesisin içine girer.
Yakın çevredeki düşmeler. Yıldırım bir kilometre ötede bir ağaca düşse bile, oluşan manyetik alan tesisin kablo tesisatında gerilim indükler. Uzun kablo güzergâhları, özellikle de bina içinde geniş halkalar oluşturan hatlar, adeta anten gibi davranır. Bahsettiğimiz tekstil tesisindeki olay tam olarak buydu.
Hat üzerinden iletilen darbeler. Orta gerilim şebekesinde kilometrelerce ötede meydana gelen bir olay, trafo üzerinden alçak gerilim tarafına geçebilir. Aynı şey haberleşme ve veri hatları için de geçerlidir. Sahada sıklıkla gördüğümüz bir tablo şudur: enerji tarafı korunmuş, ama fabrikaya giren fiber dönüşüm kutusu ya da RS485 hattı çıplak bırakılmış. Darbe girecek delik arar, bulur.
Şebeke içi anahtarlamalar. Bu sonuncusu yıldırımla hiç ilgili değildir ve sayı olarak en sık görülenidir. Kompanzasyon kademelerinin devreye girip çıkması, büyük motorların kalkışı, trafo manevraları, kesici açma-kapamaları… Her biri hattın üzerine küçük ama sürekli darbeler bırakır. Tek başına bir cihazı öldürmezler; yıllar içinde yalıtımı yorarlar. Yılda bir kart yakan tesislerde, kimsenin fırtınayla ilgisi olmayan bu darbeler genellikle asıl suçludur.
Parafudr ne yapıyor?
Parafudr, normal şartlarda hattı görmezden gelen bir bileşendir. Faz ile toprak arasında yüksek empedans gösterir, akım geçirmez, tesisatta yokmuş gibi durur. Gerilim önceden belirlenmiş bir eşiği aştığı anda ise saniyenin milyonda biri mertebesinde iletken hale gelir, fazla enerjiyi topraklama sistemine aktarır ve gerilim normale döndüğünde tekrar yalıtkan konuma geçer.
İlginizi Çekebilir: Parafudr Seçim Aracı
İki temel teknoloji kullanılır. Varistör (MOV) esaslı yapılar hızlıdır ve tekrarlayan orta şiddetli darbelerde iyi iş görür. Kıvılcım aralığı esaslı yapılar ise doğrudan yıldırım akımı gibi çok yüksek enerjileri taşıyabilir. Modern ürünlerin birçoğu bu ikisini birleştiren hibrit tasarımlardır.
Burada dikkat edilmesi gereken tek bir sayı var: Up, yani koruma seviyesi. Parafudr devreye girdiğinde hat üzerinde kalan artık gerilimdir bu. Up değeri, koruduğunuz cihazın darbe dayanımından belirgin şekilde düşük olmalıdır. 2,5 kV dayanımlı bir cihazın önüne 2,5 kV Up değerine sahip bir parafudr koymak, kâğıt üzerinde koruma sağlar, sahada sağlamaz.
Tip 1, Tip 2, Tip 3: neden üçü birden?
Parafudrlar TS EN IEC 61643-11 kapsamında sınıflandırılır ve bu sınıflandırma pazarlama amaçlı değil, fiziksel bir gerekliliktir.
Tip 1, 10/350 µs dalga formuyla test edilir ve doğrudan yıldırım akımının bir bölümünü taşıyacak kapasitededir. Karakteristik parametresi Iimp’tir, kutup başına tipik olarak 12,5 ila 25 kA arasında seçilir. Yeri bina girişindeki ana dağıtım panosudur. Yapıda dış yıldırımdan korunma sistemi varsa Tip 1 tartışmaya açık değildir, zorunludur.
Tip 2, 8/20 µs dalga formuyla test edilir. In (nominal deşarj akımı) ve Imax değerleriyle tanımlanır. Görevi, Tip 1’den geçen artık enerjiyi ve endüklenmiş darbeleri düşürmektir. Tali dağıtım panolarına, kompanzasyon panolarına ve motor kontrol merkezlerine kurulur.
Tip 3, kombine dalga ile test edilir ve tek başına kullanılmaz. Hassas cihazın hemen yanında, son kademe olarak görev yapar. CNC tezgâhı, sunucu, laboratuvar cihazı, tıbbi ekipman gibi noktalarda devreye girer.
Bu üçü bir zincir oluşturur. Zincirin bir halkasını atlarsanız, diğerleri boşluğu kapatmaz.
Kademeli korumada en kritik detay: koordinasyon
Doğru ürünleri seçmek yetmez, aralarındaki mesafeyi de doğru kurmak gerekir. Tip 1 ile Tip 2 arasında en az 10 metre kablo mesafesi olmalıdır. Bu mesafe, iki parafudrun birbiriyle uyumlu çalışabilmesi için gereken doğal endüktansı sağlar. Tesisin yerleşimi buna izin vermiyorsa araya dekuplaj bobini konur ya da üretici tarafından koordinasyonu test edilmiş kombine ürünler tercih edilir.
Aynı kural cihaz tarafında da geçerlidir. Tip 2 parafudr ile koruduğunuz cihaz arasındaki mesafe 10 metreyi aşıyorsa, kablo üzerinde oluşan gerilim düşümü nedeniyle koruma seviyesi cihazın kapısında artık geçerli değildir. Bu durumda cihazın yanına Tip 3 eklemek gerekir.
Bir de bağlantı kablosu meselesi var. Parafudrun faz ve topraklama bağlantılarının toplam uzunluğu 0,5 metreyi geçmemelidir; zorunlu hallerde bile 1 metrenin altında kalmalıdır. Bunun sebebi basit: her metre kablo, darbe akımı altında yüzlerce volt ek gerilim üretir. Mükemmel bir parafudru 1,5 metrelik kabloyla bağladığınızda, cihaza ulaşan gerilim katalogda yazan Up değerinin çok üzerine çıkar. V-bağlantı tekniği tam olarak bu sorunu çözmek için vardır ve uygulanabildiği her yerde tercih edilmelidir.
Sahada en sık gördüğümüz beş hata
Yıllar içinde denetlediğimiz tesislerde tekrar tekrar aynı sorunlarla karşılaşıyoruz.
Birincisi, parafudrun topraklama barasına değil, en yakın PE klemensine bağlanması. İkincisi, ön sigortanın hiç konulmaması. Parafudr arıza durumunda kısa devre olabilir; ürünün izin verdiği maksimum ön sigorta değeri aşılmışsa, tesisi koruyan bileşen tesisi durduran bileşene dönüşür.
Üçüncüsü, TT sistemlerde yanlış konfigürasyon kullanılması. TT şebekelerde nötr-toprak arasındaki gerilim farkı nedeniyle 3+1 yapı (üç faz-nötr varistör ve bir nötr-toprak kıvılcım aralığı) gerekir. Standart 4+0 yapı bu sistemlerde beklenen korumayı vermez.
Dördüncüsü, eşpotansiyel baralamanın ihmal edilmesi. Parafudr enerjiyi topraklama sistemine aktarır; o sistem içindeki metal aksam, boru hatları, kablo tavaları ve veri hatları eşpotansiyel bara üzerinde birleştirilmemişse, tesisin içinde potansiyel farkı oluşur ve darbe bu kez farklı bir yoldan cihaza ulaşır.
Beşincisi, güneş enerjisi santrallerinde DC tarafa AC parafudr takılması. DC tarafta ark söndürme davranışı tamamen farklıdır ve Uc değeri, dizinin maksimum açık devre geriliminin en az 1,2 katına göre seçilmelidir. Bu hesabı atlayan sistemlerde parafudr birkaç ay içinde yorulur.
Enerji hattını korumak tek başına yetmiyor
Tesise giren her iletken, aşırı gerilim için bir kapıdır. Enerji kablosu bunların en bilineni, ama tek başına değil.
Bir fabrikanın sahasına yayılmış sensör hatları, iki bina arasına çekilmiş RS485 kablosu, kantar yükünün 4-20 mA sinyali, kamera sisteminin ethernet hattı, telefon santralinin bakır girişi… Bunların hepsi uzun güzergâhlarda ilerler ve endüklenen gerilime enerji kablosundan çok daha açıktır. Üstelik bağlandıkları kartların dayanım seviyesi çok daha düşüktür; bir PLC’nin analog giriş modülü birkaç yüz volta bile tahammül etmez.
Sahada gördüğümüz klasik tablo şu: ana pano düzgün korunmuş, tali panolar tamam, ama iki bina arasındaki haberleşme hattı çıplak. Yıldırım enerjisi bu hattı bulup A binasının PLC’sinden girip B binasındakinden çıkıyor ve iki kartı birden götürüyor.
Çözüm, veri ve sinyal hatları için tasarlanmış özel parafudrlardır. Bu ürünler seçilirken hattın çalışma gerilimi, veri hızı ve sinyal tipi dikkate alınır; yanlış seçilen bir sinyal parafudru koruma sağlamak yerine haberleşmeyi bozar. Bir de temel kural var: sinyal parafudrunun topraklama noktası, enerji parafudrunun topraklama noktasıyla aynı eşpotansiyel bara üzerinde birleşmelidir. Ayrı topraklamalar, çözmek istediğiniz potansiyel farkını daha da büyütür.
Parafudr ömürlüdür, unutulacak bir malzeme değildir
Bu, müşterilerimize en çok tekrarladığımız cümle. Parafudr her darbede biraz yaşlanır. Modern ürünlerin üzerinde bulunan durum penceresi yeşilden kırmızıya döndüğünde ilgili modülün değiştirilmesi gerekir; ürünün tamamı değil, sadece o modül. Uzaktan izleme kontağı olan modeller, insansız trafo binaları ve GES sahaları için ciddi bir avantaj sağlar.
Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği kapsamında yapılan periyodik kontrollerde parafudr durum göstergelerinin ve topraklama direncinin kayda alınması gerekir. Uygulamada bu adım sıklıkla atlanıyor. Oysa gösterge kırmızıya döndüğü andan itibaren tesis, kendisini korunuyor sanarak çalışmaya devam ediyor demektir. En riskli durum budur.
Dış koruma ile iç koruma birbirinin alternatifi değildir
Zaman zaman “yapıda yakalama uçları var, parafudra gerek yok” ya da tersine “panoya parafudr taktık, mesele kapandı” yaklaşımıyla karşılaşıyoruz. İkisi de eksik.
Dış yıldırımdan korunma sistemi, yıldırımı kontrollü bir noktada yakalayıp toprağa iletir; yapının kendisini ve içindeki insanları korur. İç yıldırımdan korunma, yani parafudr sistemi, tesisin elektrik ve elektronik altyapısını korur. TS EN IEC 62305 bu ikisini tek bir bütünün parçaları olarak tanımlar. Birini kurup diğerini atlamak, riskin sadece bir bölümünü kapatır.
Nereden başlamalı?
Doğru sıra, ürün seçmekle değil risk analiziyle başlar. TS EN IEC 62305-2 kapsamında yapılan bir yıldırım risk analizi; yapının konumunu, yıldırım yoğunluğunu, çatı ve cephe malzemesini, içerideki insan sayısını, servis hatlarını ve olası kayıpları birlikte değerlendirir. Çıktısı, gereken koruma sınıfını ve buna bağlı olarak parafudr sınıflarını belirler.
Bu analiz olmadan yapılan seçimler ya gereğinden pahalı ya da gereğinden zayıf olur. İkisi de doğru sonuç değildir.
Analiz tamamlandıktan sonraki adım, tesisin tek hat şemasını parafudr gözüyle yeniden okumaktır. Hangi pano hangi bölgenin sınırında duruyor, hangi kablo güzergâhı bina dışına çıkıyor, veri hatları nereden giriyor, topraklama sistemi kaç noktada birleşiyor? Bu sorular cevaplandığında hangi panoya hangi tipte parafudr gireceği kendiliğinden ortaya çıkar. Uygulamayı bu şema üzerinden planlamak, sonradan pano kapağı sökerek yer açmaya çalışmaktan hem daha ucuz hem de teknik olarak çok daha doğrudur.
Mevcut tesislerde ise başlangıç noktası genellikle bir saha denetimidir. Ana panodaki parafudrun durum göstergesine bakmak, bağlantı kablolarının uzunluğunu ölçmek, topraklama direncini kontrol etmek ve veri hatlarının korunup korunmadığını görmek çoğu zaman birkaç saat sürer. Bu birkaç saat, tesisin gerçek risk tablosunu ortaya koymaya yeter.
Yılkomer olarak IEC 62305 standartları ışığında keşif, risk analizi ve projelendirme yaptıktan sonra Raycap ürün ailesiyle aşırı gerilim koruma sistemlerinizi kuruyor, uygulama sonrası ölçüm ve raporlama süreçlerini de kendi ekibimizle yürütüyoruz.
Tesisinizin mevcut durumunu hızlıca değerlendirmek isterseniz web sitemizdeki Parafudr Seçim Aracı ile beş soruda uygun parafudr tipini görebilir, Yıldırım Risk Hesaplayıcı ile yapınızın risk seviyesini TS EN IEC 62305-2 yöntemine göre hesaplayabilirsiniz. Detaylı bir keşif için teknik ekibimize info@yilkomer.com adresinden ya da +90 212 210 27 28 numarasından ulaşabilirsiniz.
Unutmayın, Yılkomer ‘Değerlerinizi Korur!
