AG Parafudr ve Aşırı Gerilim Sönümleyici Nedir

1.8.2022

Yurttaş Holding Yönetim Kurulu Başkanı Evren Yurttaş

Elektrik sektöründe belki en bilinmeyen, ya da benzer kaynaklardan servis edilmiş hatalı bilgilerden biri de AG Parafudr'ların Aşırı Gerilim Sönümleyiciler ile aynı ürünler olduğu bilgisidir.

3 Aralık 2003 tarihinde 25305 sayı ile yayımlanmış Resmi Gazete'deki Elektrik İç Tesisleri Proje Hazırlama Yönetmeliği'nde bu konu Korunma Sistemleri / Aşırı Gerilimden Korunma alt başlığı altında "Parafudr, Darbe Koruma Düzenleri ve diğer Aşırı Gerilim Sönümleyicilerin seçimi" şeklinde verilerek, ayrı ayrı sıralanmıştır.

 Peki AG Parafudr ve Aşırı Gerilim Sönümleyiciler aynı ürünler midir, farklı ürünlerse işleyiş ve teknolojileri açısından nerelerde farklılıklar gösterir, hangi özellikleri benzer yapıda ya da biri diğerini kapsayabilir mi sorularına yanıt aramakta fayda bulunmaktadır.

Aslında kavramsal olarak iç içe geçen parafudr ve aşırı gerilim sönümleyicilerden ortak beklenti, ikisinin de şebekedeki aşırılıkların sistemlerde ve cihazlarda oluşturacağı tahribatı engellemektir.

Bu konuda ilk etapta Parafudr yapısını incelemek faydalı bir başlangıç olacaktır: Parafudrlar kendi içerisinde, Yüksek Gerilim Parafudrları, Orta Gerilim Parafudrları ve Alçak Gerilim Parafudrları olarak üçe ayrılırlar.

Tü YG,OG veAG sınıflardaki Parafudrların yapılış gayesi belirli bir gerilime kadar kesimde kalıp, eşik değerinin aşılması durumunda hatta oluşan aşırı akım darbesinin toprağa iletilmesidir.

Yüksek Geirlim ve Orta Gerilim parafudrları 380kV, 154kV ve 34,5kV gibi gerilimlerde çalıştıkları için bu sistemlerde voltajın eşik değerini aşması birkaç kat ile sınırlı kaldığından aşırı yükün topraklanması gerekli ve yeterli bir tedbirdir.

 AG sistemlerinde ise durum biraz daha farklıdır: 230V seviyelerinde çalışan cihazlar için 10kV gerilim seviyesinde oluşacak bir akım darbesi, nominal çalışma geriliminin 40 katı gibi seviyelerde oluştuğu için akım darbesinin toprağa iletilmesi yetersiz kalabilmektedir. Çünkü darbenin oluştuğu sistemde yer alan paralel yüklerin üzerinde oluşan gerilim seviyesi nominal çalışma geriliminin çok üzerinde kalabilmektedir.

Bazı yazılı kaynaklarda yer alan AG parafudr'ların aşırı gerilimi toprağa ilettiği gibi çeviriler ise mühendislik açısından tamamen yanlış bilgilendirmedir. Çünkü gerilim iki uç arasında oluşur ve bir yerden bir yere iletilmez, iletilen akımdır.

Aşırı Gerilim Sönümleyici/Parafudr Farkları

AG parafudr'lar için belirlenen EN 61643-11:11 ve IEC 61543-11:2012 standartlarında belirlenen test sistematiklerine göre yapılan testler incelendiğinde; mükemmel topraklama tesis edilerek (1Ω seviyelerinde) parafudrların faz-toprak, nötr-toprak, faz-nötr-toprak darbe testlerine tabi tutulmaları ve fazlardan ve nötrden toprağa darbenin iletimi test edilerek sağlamlıkları kontrol edilmektedir.

61643-11 test sistematiğinde B,C,D sınıfları yani Type1, Type2 ve Type3 ana sınıfları ile B+C, C+D, B+C+D gibi kompakt parafudr sınıflarının belirlenmesi için oluşturulan akım/gerilim darbelerinde yapı girişi 2,5kV-100kA, tali pano 1,6kV-40kA ve elektronik cihazlarınsa 1kV-5kA oluşması ve parafudrun sağlam kalması hedeflenmektedir. Ancak test esnasında paralelde herhangi bir sistem ya da cihazın sağlamlığı test edilmemektedir.

2,5kV, 1,6kV ve 1kV gibi değerler belirlenirken; ana girişte elektriksel sistemlerin 2,5kV’a kadar zarar görmeyeceği, tali panoda sistemlerin toplu olarak 1,6kV’ kadar zarar görmeyeceği ve elektronik cihazların 1kV’a kadar zarar görmeyeceği kabulü yapılmaktadır. AG parafudr'larda Varistör, GDT ve bir markaya özel olarak Spark Gap gibi teknolojiler kullanılmaktadır.

Aşırı Gerilim Sönümleyiciler ise parafudr test sistematiğinin olmazsa olmazı olan topraklama bağımlılığı olmadan, faz-faz arasında da test edilerek aşırı gerilim sönümleme için geliştirilen Türkiye patentli TRVaristör teknolojisi kullanılarak, test sistematiğinde paraleldeki yükün de sağlamlığı test edilmektedir.

Böylece Parafudr testlerine ek olarak sistem ve cihazların korunması için reelde çok önemli bir ihtiyaç olan topraklama iyi olmasa da koruma kabiliyeti ve aşırı gerilim sönümlemenin yapılabileceği fazlar arasında ve yine parafudr test sistematiğine olarak yük taşıdığı için faz-nötr arası darbeyi toprağa iletmek için değil, sönümlemek için kullanılarak aşırı gerilim sönümleyiciler oluşturulmuştur.

İhtiyaçlar ve Uygulama Alanları

 Peak dediğimiz ani voltaj ve akım darbeleri sistemlerde birçok maddi hasara yol açar ve yangın gibi felaketlere yol açtığı da bilinen bir sorundur. 

Ani voltaj ve akım darbeleri ise sistemlerde dış kaynaklı olabildiği gibi, sistemin kendisinden de kaynaklanabilmektedir.

Dış kaynaklı peakleri; yıldırım, trafo hataları, elektrik git-gelleri, nötr kopmaları, nötr hattına faz verilmesin yağışlı ve rüzgarlı havalarda bağlantı noktalarından kaynaklı hatalar olarak sıralayabiliriz.

İç kaynaklı peakler ise; yüksek akım çeken makinelerin demerajlı kalkışları, makine stopları, makinelerin yine robotik hareketleri, inverter ve güç kaynağı gibi harmonik oluşturan ürünlerin kullanımı sonucunda hatta indüklenen gerilimler, faz koruma rölesi ve kontaktör çekmeleri gibi zorunlu durumlar olarak sıralanabilir.

Kısaca nötr kopması, nötr hattına faz teması, aşırı gerilim oluşumu gibi durumlarda AG Parafudr'ların kullanılması durumuna ek olarak Aşırı Gerilim Sönümleyici tercih edilmesi sistemde AG Parafudr yoksa tek başına (sistemin kaçak akım rölesi, tmş, röleler gibi temel ihtiyaçlarına ek olarak) Aşırı Gerilim Sönümleyici kullanılması tedbir ve çözüm açısından gerekli olacaktır.

Aşırı gerilim sönümleyiciler bir nevi, parafudrların görev alanı dışında kalan alanları da doldurarak, sistemlerde elektronik kart yanması ve buna bağlı yangın risklerini engelleme görevi üstlenirler.

Toprak üzerinde artı ve eksi yükler sonsuz olduğundan, faz-toprak arasında aşırı gerilim sönümleme yapılamamakta; AG Parafudr teknolojileri de faz-faz arasında kullanılamadığından (çok hızlı delindikleri için), aşırı gerilim sönümleyiciler patentli TRVaristör teknolojisi ile faz-faz arasında da kullanılarak (15kV-20kA) aşırı gerilimleri sönümleme kabiliyeti sunmuşlardır.

ODTÜ’de yapılan bir araştırmaya göre Alçak Gerilim Sistemlerine uğrayacak 100kA gibi değerlerin (laboratuvar ortamları hariç) oluşma şansı imkansızdır. Bu da Aşırı Gerilim Sönümleyiciler'in test edildiği 8/20µs ve 1,2/50 µs sürelerde oluşan 15kV-20kA yıldırım darbesinin gerekli ve yeterli olduğu konusunda bilgi vermektedir.

Özet

1- Parafudr uygulamalarında ara sigorta talep edilir, Aşırı gerilim Sönümleyiciler 1000A’e kadar sistem çıkışına direk bağlanırlar.

2- Parafudr uygulamalarında 16mm² kesitinde kablo talep edilir, Aşırı gerilim Sönümleyiciler 2.5 mm² kablo kesiti bağlanabilirler.

3- Parafudr uygulamalarında iyi bir topraklama talep edilir, Aşırı gerilim Sönümleyiciler topraklama olmasa bile aşırı gerilim sönümleme kabiliyeti sunarlar. 

4- Parafudr uygulamalarında doğru sınıf ve topraklama seçimi önemlidir. Aşırı gerilim sönümleyici uygulamalarında topraklama çeşidi ve sınıf ayrımı yoktur. Aynı ürün, tek faz ya da üç faz ayrımı yapıldıktan sonra makineye de, bina girişine de, daireye de asansör ya da iklimlendirme sistemine de uygulanabilir.

5- Parafudr uygulamalarında özellikle hanelerde çok önemli olan nötr kopmasına karşı bir koruma kabiliyeti yoktur. Aşırı gerilim sönümleyici uygulamalarında sistemde nötr kopması gibi bir durumda varsa kaçak akım rölesini açtırarak sınırsız koruma kabiliyeti sunarlar. Kaçak akım rölesi yoksa Aşırı Gerilim Sönümleyici zarar görüp, enerjiyi keserek yine koruma kabiliyeti sunmaktadır.

6- Parafudr uygulamalarında, parafudrun iletime geçmesi sonrasında kartuş değişimi gerekmekte, kartuşun gerektiği bilgisi ise fiziksel takip ya da haberleşme konağı ile sağlanabilmektedir. Aşırı gerilim sönümleyiciler monoblok yapıda olup, kartuş maliyetleri bulunmamaktadır. Kullanılamaz hale geldiklerinde ücretsiz değişim hakkı mevcuttur. Kullanılamaz hale geldikleri durumda sigortayı açtırdıkları için, ayrıca haberleşme konağına ihtiyaç duymazlar. 

Parafudr ile Aşırı Gerilim Sönümleyici ayrımı ilk kez ülkemizde kurumsal olarak ayrıştırılmış olup böylece hem AG Parafudr standardındaki açıklıklar kapatılmış, hem de Türkiye’den ilk kez tek hat şemasında bir sembol tanımlanmıştır.