Parafudr Nedir Ne İşe Yarar?

Parafudr, elektrik tesisatına paralel bağlanan ve yıldırım ile şebeke kaynaklı ani aşırı gerilim darbelerini toprağa yönlendirerek cihazları koruyan bir koruma elemanıdır. Normal işletme şartlarında yalıtkandır, yani devrede hiçbir etkisi yoktur. Mikrosaniye mertebesinde bir darbe geldiğinde iletime geçer, enerjiyi eşpotansiyel baraya aktarır ve darbe geçtiğinde tekrar yalıtkan hale döner. Bu sayede tesis kesintiye uğramadan koruma sağlanmış olur. Uluslararası literatürde parafudr için SPD (Surge Protective Device) terimi kullanılır. Ülkemizde ise “AG parafudr”, “aşırı gerilim koruyucu” ve “surge arrester” gibi karşılıklar aynı ürünü tanımlar. Bu yazıda parafudru tanımdan başlayıp mühendislik detaylarına kadar ele alıyoruz: çalışma prensibi, test dalga şekilleri, sınıflar, akım paylaşımı hesabı, koruma seviyesi koordinasyonu, montaj kuralları ve ürün seçimi.

 

Parafudr ne işe yarar?

Parafudrun üç temel görevi vardır:

Yıldırım darbelerine karşı koruma. Yapıya ya da yakınına düşen yıldırımın ürettiği yüksek enerjili darbeyi karşılar. 10/350 µs dalga şekliyle ifade edilir.

İç aşırı gerilimlere karşı koruma. Şebeke anahtarlamaları, büyük motorların devreye girip çıkması, kompanzasyon kademeleri ve trafo manevraları tesis içinde sürekli darbe üretir. 8/20 µs dalga şekliyle tanımlanır.

Hassas cihazların korunması. Ana kademelerden geçen artık gerilim elektronik kartlar için hâlâ yüksek olabilir; cihaz önündeki koruma bu farkı kapatır.

Kısacası parafudr, dış yıldırımlık sisteminin yapamadığı işi yapar. Çatıdaki yakalama sistemi binayı fiziksel hasardan korur; parafudr ise içindeki her şeyi korur.

İlginizi Çekebilir: Faraday Kafesi

Parafudr nasıl çalışır?

Parafudr sisteme seri değil, paralel bağlanır. Bu ayrım önemlidir: Ürün arızalansa bile enerji akışı kesilmez, tesis çalışmaya devam eder.

Çalışma mantığı gerilim eşiğine dayanır. Şebeke gerilimi normal sınırlar içindeyken parafudrun iç direnci çok yüksektir ve devrede görünmez. Gerilim eşiği aştığında koruma elemanının direnci nanosaniyeler içinde düşer, darbe akımı parafudr üzerinden toprağa akar ve cihaz uçlarındaki gerilim sınırlanır. Darbe sona erdiğinde eleman tekrar yüksek dirençli haline döner.

Varistör esaslı ürünlerde her darbe koruma elemanını bir miktar yaşlandırır. Bu nedenle ürünlerde termal ayırıcı bulunur: Eleman aşırı ısınmaya başladığında devreden ayrılır ve öndeki durum göstergesi renk değiştirir. Yeşilden kırmızıya dönmüş bir modül artık koruma yapmıyor demektir.

Aşırı gerilim tesise nereden girer?

Doğru parafudr seçimi için hangi tehditle uğraştığınızı bilmek gerekir. Üç kuplaj mekanizması vardır.

Galvanik (dirençsel) kuplaj: Yıldırım doğrudan yapıya veya besleme hattına düşer, akım iletken üzerinden fiziksel olarak tesise girer. En yüksek enerjili senaryodur.

Endüktif kuplaj: Yakına düşen darbenin manyetik alanı, tesis içindeki kablo çevrimlerinde gerilim indükler. Uzun kablo güzergâhları ve büyük çevrim alanları etkiyi artırır.

Kapasitif kuplaj: Hızlı gerilim değişimlerinin parazitik kapasiteler üzerinden bağlanmasıdır. Enerjisi düşüktür ama hassas elektronik için yeterlidir.

Uygulamada cihaz kayıplarının büyük bölümü ikinci ve üçüncü mekanizmadan gelir. Yıldırım binaya hiç düşmese bile, birkaç yüz metre ötedeki bir darbe kart yakabilir.

Parafudr test dalga şekilleri: 10/350 µs ve 8/20 µs

Parafudr sınıflarını ayıran asıl kriter, ürünün hangi dalga şekliyle test edildiğidir. Gösterim “cephe süresi / yarı değer süresi” biçimindedir: 10/350 µs, tepe değerine yaklaşık 10 mikrosaniyede ulaşan ve 350 mikrosaniyede tepe değerinin yarısına inen bir akımı tanımlar.

Grafikte görüldüğü gibi iki dalga aynı tepe değerine sahip olsa bile taşıdıkları enerji karşılaştırılamaz. Yük (Q) ve özgül enerji (W/R) açısından 10/350 darbesi bir büyüklük mertebesi üstündedir. Bu yüzden üzerinde “40 kA” yazan bir Tip 2 parafudru, “12,5 kA” yazan bir Tip 1 ürünün yerine koyamazsınız. Karşılaştırmada önce dalga şekline, sonra değere bakılır.

İlginizi Çekebilir: Raycap AG Parafudr Ailesi

Test sınıfları IEC 61643-11 kapsamında tanımlanır: Class I testi 10/350 µs darbe akımı (Iimp) ile, Class II testi 8/20 µs nominal deşarj akımı (In) ile, Class III testi ise kombinasyon dalgası (1,2/50 µs gerilim ve 8/20 µs akım) ile yapılır.

Parafudr çeşitleri ve sınıfları

Aynı ürün için üç ayrı adlandırma dolaşımda olduğu için karışıklık kaçınılmaz oluyor:

Uygulama noktası	Tip	Eski sınıf	Test sınıfı	Karakteristik değer
Ana giriş / trafo çıkışı	Tip 1	B	Class I	Iimp (10/350 µs)
Tali pano	Tip 2	C	Class II	In, Imax (8/20 µs)
Cihaz önü	Tip 3	D	Class III	Uoc (kombinasyon dalgası)

Sık rastladığımız bir hata, D sınıfı ürünlerin Tip 2 ile eşleştirilmesidir. D sınıfı Tip 3’e karşılık gelir. Bu karışıklık, cihaz önü koruması yapıldığı sanılan ama aslında ara kademe ürünü konulmuş panolara yol açıyor.

Birleşik ürünler de mevcuttur. Tip 1+2 parafudrlar ana panoda yer kazandırır; Tip 2+3 modeller sürücülü sistemlerde ve motor panolarında tercih edilir.

Tip 1 parafudr seçimi: Iimp değeri nasıl hesaplanır?

Bu, sahada en sık atlanan hesaplardan biri. Tesiste dış yıldırımlık sistemi varsa, sisteme düşen akımın bir kısmı topraklama üzerinden dağılır, kalan kısmı tesise girer.

IEC 62305-1’e göre koruma seviyelerinin tasarım akımları şöyledir: LPL I için 200 kA, LPL II için 150 kA, LPL III ve IV için 100 kA. IEC 62305-3’ün kabulüne göre bu akımın yaklaşık yarısı topraklama tesisi üzerinden akar, kalan yarısı tesise giren iletkenlere paylaştırılır.

TN-S bir sistemde tesise dört iletken (L1, L2, L3, N) giriyorsa:

• LPL III–IV: 100 kA × 0,5 = 50 kA → 50 / 4 = 12,5 kA/kutup
• LPL II: 150 kA × 0,5 = 75 kA → 75 / 4 ≈ 18,75 kA/kutup
• LPL I: 200 kA × 0,5 = 100 kA → 100 / 4 = 25 kA/kutup

 

Piyasadaki Tip 1 parafudrların neden ağırlıklı olarak 12,5 kA/kutup değerinde olduğu böylece anlaşılıyor: Bu değer LPL III–IV varsayımına dayanır. Tesisiniz LPL I veya II sınıfındaysa standart bir 12,5 kA ürün yetersiz kalır. Açık arazide, yüksek yıldırım yoğunluğu olan lokasyonlarda bu ayrım doğrudan koruma performansını belirler.

Koruma seviyesi (Up) ve kademeli koruma

Parafudrun en kritik değeri katalogdaki kiloamper değil, koruma seviyesidir. Up, darbe anında ürünün uçlarında kalan artık gerilimdir ve korunacak ekipmanın darbe dayanımının altında olmak zorundadır.

IEC 60664-1, 230/400 V sistemler için ekipmanları dört aşırı gerilim kategorisine ayırır: Kategori IV (giriş ekipmanı) 6 kV, Kategori III (sabit tesisat) 4 kV, Kategori II (cihazlar) 2,5 kV, Kategori I (hassas elektronik) 1,5 kV. Kademeli korumanın mantığı, her adımda artık gerilimi bir sonraki kategorinin altına indirmektir.

İlginizi Çekebilir: Parafudr Seçim Aracı

Kademeler arasında enerji koordinasyonu sağlanmalıdır. Tip 1 ve Tip 2 parafudr arasında en az 10 metre hat uzunluğu bırakmak ya da koordinasyon bobini kullanmak yaygın uygulamadır. Mesafe yetersizse Tip 2 ürünü Tip 1’den önce iletime geçer ve kapasitesinin üzerinde bir enerjiyle karşılaşır; sonuç genellikle ikinci kademenin tahrip olmasıdır. Bazı üreticiler dahili koordinasyonlu ürün grupları sunar, bu durumda mesafe şartı üretici verisine göre değişir.

Uc değeri ve şebeke tipine göre bağlantı

Sürekli çalışma gerilimi (Uc), parafudrun kalıcı olarak dayanabileceği gerilimdir. Şebeke geriliminden yeterince yüksek olmalı, ancak gereksiz yüksek seçildiğinde Up değeri de yükseleceği için koruma zayıflar.

TN sistemlerde faz-nötr gerilimi 230 V ise Uc ≥ 1,1 × 230 = 253 V olmalıdır. Pratikte 275 V’luk ürünler kullanılır; şebekesi kararsız tesislerde 335 V’luk modeller tercih edilebilir.

Şebeke topolojisi bağlantı şemasını da değiştirir:

• TN-S / TN-C-S: 4+0 bağlantı. Her faz ve nötr doğrudan PE’ye karşı korunur.
• TT: 3+1 bağlantı. Fazlar nötre karşı varistörle, nötr-PE arası kıvılcım aralığı (spark gap) elemanıyla korunur. Böylece nötr-PE arasında sürekli kaçak akım yolu oluşmaz.
• IT: Ürünün IT şebekeye uygunluğu üretici verisinden doğrulanmalıdır.

Yanlış şema seçimi yalnızca koruma kaybına yol açmaz; kaçak akım rölesinin sürekli atmasına da neden olur ve saha ekibi çoğu zaman sorunu başka yerde arar.

Ürün seçiminden bağımsız olarak korumayı en çok etkileyen uygulama detayı budur ve ihmal edilmesi Up değerini anlamsız kılar.

Cihaza ulaşan gerilim, parafudrun Up değeri ile bağlantı iletkenleri üzerindeki gerilim düşümlerinin toplamıdır:

U_toplam = Up + ΔU1 + ΔU2

Buradaki gerilim düşümü omik değil endüktiftir:

ΔU = L′ × (di/dt)

Serbest bir bakır iletkenin birim endüktansı yaklaşık 1 µH/m’dir. 8/20 µs dalga şeklinde di/dt yaklaşık 2,5 kA/µs mertebesindedir. Yani 1 metrelik bir bağlantı iletkeni tek başına yaklaşık 2,5 kV ek gerilim üretir. Up değeri 1,5 kV olan bir parafudru 1 metre iletkenle bağladığınızda cihaza ulaşan gerilim 4 kV’ı geçer; Kategori II bir cihaz için yaptığınız koruma pratikte devre dışı kalır.

Bu nedenle IEC 60364-5-53 (yeni numaralandırmayla 534), gidiş ve dönüş iletkenlerinin toplam uzunluğunun 0,5 metreyi aşmamasını öngörür. Sağlanamıyorsa V bağlantı (bypass) yöntemi uygulanır: Ana iletken doğrudan parafudr klemenslerinden geçirilir, ek bağlantı iletkeni ortadan kalkar.

Kesit de önemlidir. Tip 1 parafudrlarda bağlantı iletkeni bakır için en az 16 mm², Tip 2 ürünlerde en az 6 mm² seçilir. İletkenler kısa, düz ve birbirine yakın çekilmeli, gereksiz çevrim alanı oluşturulmamalıdır.

Ön sigorta, kısa devre dayanımı ve izleme akımı

Parafudr arıza durumunda kısa devre gibi davranabilir; bu nedenle önünde bir ayırma elemanı bulunmalıdır.

SCCR (Isccr): Ürünün, önündeki sigorta ile birlikte dayanabileceği beklenen kısa devre akımıdır. Tesisin hesaplanan kısa devre akımından büyük olmalıdır.

Ön sigorta: Üretici kataloğunda maksimum ön sigorta değeri verilir. Tesis ana sigortası bu değerin altındaysa ayrı sigorta gerekmez; üzerindeyse parafudr koluna gG tipi ayrı sigorta konulur. Bazı modeller entegre sigortalı gelir ve pano içinde yer kazandırır.

İzleme akımı (Ifi): Kıvılcım aralığı esaslı Tip 1 ürünlerde, darbe sonrası şebekeden gelip arkı sürdürmeye çalışan akımdır. Ürünün bu akımı söndürme kabiliyeti, sigortanın gereksiz atmaması açısından önemlidir.

Parafudr teknolojileri: MOV, GDT ve hibrit yapılar

Metal oksit varistör (MOV): Nanosaniye mertebesinde tepki verir, artık gerilimi düşüktür. Her darbede bir miktar yaşlanır, sızıntı akımı zamanla artar. Kapasitesinin üzerindeki darbede genellikle tek kullanımlıktır.

Gaz deşarj tüpü / kıvılcım aralığı (GDT): Yüksek enerji taşıma kapasitesine sahiptir, sızıntı akımı yoktur. Tepki hızı varistörden düşüktür, ateşleme gerilimi daha yüksektir.

Hibrit yapılar: İkisini birleştirir; varistörün hızını, kıvılcım aralığının dayanımı ve sızıntısız yapısıyla bir araya getirir.

Belirleyici kriter, darbe anında açığa çıkan ısının koruma elemanını ne kadar etkilediğidir. Bu, ürünün kaç darbe sonrasında devre dışı kalacağını doğrudan tayin eder. Katalogdaki tek bir kiloamper değeri bu davranış hakkında hiçbir şey söylemez.

Parafudr nerelerde kullanılır?

 

• Trafo girişleri ve AG çıkış panoları: Tesise giren enerjinin ilk savunma hattı.
• Ana dağıtım panoları: Tip 1 veya Tip 1+2 koruma.
• Tali panolar: Kat panoları, üretim hattı ve makine panoları için Tip 2.
• LED aydınlatma sistemleri: Sürücü kartları darbelere karşı hassastır; direk üstü aydınlatmalarda risk daha yüksektir.
• CCTV, kamera ve yangın alarm sistemleri: Hem enerji hem sinyal hattı korunmalıdır.
• Yenilenebilir enerji sistemleri: GES ve RES tesislerinde DC, AC ve veri hatlarının tamamı.
• Otomasyon ve haberleşme hatları: PLC girişleri, saha sensörleri, RS485 ve Ethernet hatları.

Veri hattı parafudrları IEC 61643-21 kapsamında tanımlanır. Seçim yaparken hattın çalışma gerilimi, taşıyabileceği maksimum akım, bant genişliği ve sinyal sönümlemesi birlikte değerlendirilir. Bant genişliği yetersiz seçilen bir ürün haberleşmeyi bozar, bu da sahada parafudrun sökülmesiyle sonuçlanır.

Güneş enerjisi sistemlerinde DC taraf için IEC 61643-31 geçerlidir. Ucpv değeri, dizinin standart test koşullarındaki açık devre geriliminin en az 1,2 katı seçilmelidir.

Yılkomer Raycap parafudr ürün grupları

Strikesorb: Endüstriyel tesisler, havalimanları, telekom sahaları, rüzgâr ve güneş santralleri için geliştirilmiş, 200 kA tepe değerine kadar koruma sağlayan teknoloji. Sisteme seri bağlanabilen yapısı ve yüksek termal dayanımıyla ray tipi ürünlerden ayrılır.

ProTec serisi: DIN rayı tipi geniş ürün ailesi; Tip 1, Tip 2 ve Tip 3 kademelerinin tamamını kapsar. ProTec T1HS hibrit teknolojisiyle ana pano korumasında, ProTec C serisi Tip 2 uygulamalarında kullanılır.

Probloc serisi: Dayanımlı gövde yapısı ve hibrit teknolojisiyle ana enerji giriş panolarında tercih edilir.

Raydat serisi: Gaz deşarj tüpü teknolojisiyle haberleşme ve veri hatlarının korunması için.

MPE serisi: Priz içi ve cihaz önü Tip 3 çözümleri.

PV serisi: Güneş enerjisi sistemlerinde DC taraf için Tip 1+2 ve Tip 2 seçenekleri.

Parafudr bakımı ve periyodik kontrol

Devreye alma sırasında bağlantı uzunlukları, kesitler, ön sigorta ve eşpotansiyel bağlantısı kayıt altına alınmalıdır. Periyodik kontrolde bakılacaklar:

• Durum göstergesi; kırmızıya dönmüş modül koruma yapmıyor demektir
• Uzaktan izleme kontağının sinyali; personelin sürekli bulunmadığı sahalarda pratikte zorunludur
• Bağlantı klemenslerinin sıkılık kontrolü ve termal kamera ile ısınma taraması
• Topraklama direnci ölçümü ve geçmiş kayıtlarla karşılaştırılması
• Darbe sayacı kayıtları; sahanın gerçek yıldırım yükünü gösterir

Yıllardır kırmızıya dönmüş bir modülle çalışan panolar sahada nadir değil. Tesis korunduğunu sanıyor, oysa koruma çoktan devre dışı kalmış oluyor.

Parafudr hakkında sık sorulan sorular

Parafudr zorunlu mu? Dış yıldırımlık sistemi bulunan yapılarda Tip 1 parafudr kullanımı gereklidir. Ayrıca tesis havai hat üzerinden besleniyorsa ya da risk analizi sonucu koruma gerektiriyorsa zorunlu hale gelir.

Parafudr ile sigorta arasındaki fark nedir? Sigorta aşırı akıma karşı, parafudr aşırı gerilime karşı koruma yapar. Sigorta devreyi açar, parafudr ise darbeyi toprağa yönlendirir. Biri diğerinin yerini tutmaz.

Çatıda yakalama sistemi var, cihazlarım neden yandı? Büyük ihtimalle iç yıldırımlık tarafı eksik. Dış sistem binayı korur ama aşırı gerilim hat üzerinden ilerler; parafudr olmadan cihazlar korunmaz.

Parafudr elektrik tüketir mi? Hayır. Sistem enerji tüketmez, yalnızca darbe anında iletim görevi yapar. Varistörlü ürünlerde ihmal edilebilir düzeyde sızıntı akımı bulunur.

Bir parafudr kaç darbe karşılar? Teknolojiye bağlıdır. Klasik varistörlü ürünler kapasitesinde sınırlı sayıda darbe sonrası devre dışı kalırken, hibrit ve Strikesorb esaslı ürünler kapasiteleri dahilinde çok daha uzun ömür sunar.

Parafudr fiyatını ne belirler? Sınıf (Tip 1/2/3), koruma değerleri (Iimp, In, Up), teknoloji, kutup sayısı ve entegre sigorta gibi özellikler fiyatı belirler. Teklifleri yalnızca fiyat üzerinden değil, dalga şekli ve koruma seviyesi üzerinden karşılaştırmak gerekir.

Doğru parafudr seçimi altı sorunun cevabında saklıdır: Tesiste dış yıldırımlık var mı, koruma seviyesi ne, şebeke tipi hangisi, korunacak ekipmanın darbe dayanım kategorisi ne, kademeler arasında koordinasyon sağlanabiliyor mu ve bağlantı iletkenleri 0,5 metre şartını karşılıyor mu? Bu altı başlık cevaplanmadan yapılan seçim, en pahalı ürünle bile eksik kalır. Dış yıldırımlık, iç yıldırımlık, topraklama ve eşpotansiyel tek bir sistemdir; biri diğerinden bağımsız tasarlanamaz.

Risk analizi, proje tasarımı, ürün temini, montaj, ölçüm ve raporlama hizmetleri için Yıldırımdan Korunma Merkezi mühendislerine ulaşabilirsiniz. Teknik destek talepleriniz için teknik@yilkomer.com adresine yazabilirsiniz.

Yılkomer Değerlerinizi Korur!