Aşırı gerilim koruyucuları: Parafudr

SİGMA DİKEY TİP SİGORTALI YÜK AYIRICILARI
11 Eylül 2018
Alçak Gerilim Akım Transformatörleri
30 Ekim 2019

Aşırı gerilim koruyucuları: Parafudr

Yıldırım içeren deneylerdeki ilk referans Benjamin Franklin’in 1762 deki uçurtma deneyleriydi. Franklin uçurtmanın üstüne metal bir çubuk yerleştirip ucunu ise metal bir anahtara bağladı , yıldırım metal çubuktan metal anahtara oradan ise toprağa akarak paratoner sistemin keşfi gerçekleşmiş oldu.

Peki paratoner sistem şebekenize bağlı elektronik cihazlarınızı yıldırımdan korumak için yeterli midir?

Bu noktada parafudr ve paratoner sistemin çalışma ve koruma prensiplerini açıklamak gerekir.

Bir paratoner sistem yıldırım düşmesi anında üzerinde bulunan metal çubuk ile yıldırım akımını üstüne çekerek toprağa akıtır, böylece yıldırımın tesisinize zarar vermesinin önüne geçilmiş olur. Paratoner sistem dış yıldırımlık olarak geçer ve yıldırım kaynaklı yangınlara karşı koruyucu bir önlemdir. Lakin yıldırım düştüğü yerden itibaren 2km çapında bir alana etki eder, ve bu alan içerisindeki elektrikli cihazların arızalanmasına, yanmasına sebep olur.

Parafudr ise şebekeye bağlı cihazları , şebekeyi , tesisatı yıldırım kaynaklı yürüyen darbelere (şebekeye karışan darbeler) ve tesis içi oluşan ani darbelere karşı koruyan bir elemandır.Parafudrlar iki tip korumayı yerine getirir:

1-Aşırı gerilimi parafudr üzerinde beyan edilen Up gerilim seviyesine sınırlandırarak aşırı gerilimden koruma sağlar

2-Aşırı akımı içinde bulunan koruma elemanları vasıtası ile toprağa akıtarak koruma sağlar.

Dikkat edilmesi gereken bir konu da nötr koruması olmayan parafudrlarda 1.şekilde görüldüğü üzere faz hattında meydana gelen bir darbe akımı parafudrun içerdiği teknoloji ile faz-nötr arasının kısa devre gibi davranması ile nötr üzerinden şebekeye geri döner, lakin 2. Şekildeki gibi nötr toprak korumasına sahip parafudrlarda ise aşırı akım toprağa akarak daha güvenli bir koruma sağlanmış olur.

Etkili bir darbe koruması için öncelikli olarak dikkat edilmesi gereken nokta koruma yapılan bölgenin fiziki koşulları (yükselti, paratoner sistemin varlığı ve konumu, trafo merkezlerine uzaklığı) ve korunacak sistemin(aydınlatma, endüstri , haberleşme sistemleri, data hattı ,DC sistem vb..) belirlenmesidir.

Bir sistemin yıldırım ve darbe akımlarına karşı korunmasında kullanılması gereken sistemler aşağıdaki gibidir

  1. Eş potansiyel topraklama sistemi: Bu sistem ile tüm topraklamalar eş potansiyel baralar ile birleştirilerek iki noktada olası potansiyel farklılıklarının önüne geçilmesi sağlanır.
  2. Dış yıldırımlılık: Yıldırıma direk maruz kalmayı engelleyerek yıldırım enerjisini toprağa iletmeyi sağlar
  3. Topraklama
  4. İç yıldırımlılık: Yukarıda da belirttiğimiz gibi yıldırım enerjisi toprağa ulaştıktan sonra 2km ‘lik bir alana etki ederek bu alan içerisinde şebekeye bağlı elektronik cihazların bozulmasına sebebiyet verir. Üstelik elektronik cihazların bozulmasına neden olan tek faktör yıldırımdan kaynaklı aşırı akım ve voltaj yükselmesi değildir. Ayrıca harmonikler ,anahtarlama elemanları da ani gerilim dalgalanmalarına sebebiyet verebilmektedir. Bu noktada iç yıldırımlılık sisteminin (Alçak Gerilim Parafudrları) kullanımı oldukça önem kazanmaktadır

Parafudrlarda kullanılan başlıca teknolojiler:

MOV Teknolojisi: MOV(metal oksit varistör) nonlineer direnç özelliği gösteren varistör, doğrusal olmayan bir devre elemanıdır. Sistemin gerilimi değiştikçe varistörün direnci de değişerek üzerinden akan akımı kontrol eder, yani varistör için gerilim kontrollü devre elemanı da diyebiliriz. Aşağıdaki resimde varistör voltajı olarak belirtilen voltaj seviyesinin altında yüksek bir direnç özelliği göstererek açık devre gibi davranır ve üzerinden akım geçmesine izin vermez, lakin sistem gerilimi varistör gerilimini geçtiğinde kısa devre gibi davranarak tüm akımı üzerinden akıtır.

Varistörlerin tepki süresi oldukça kısa olmasından dolayı(yaklaşık 20ns) yıldırım koruma cihazlarında aşırı akımın toprağa aktarılmasında tercih edilen bir teknolojidir.

Gaz Deşarj Tüpü:

Gaz ile doldurulmuş bir boşlukla ayrılan 2 iletken elektrottan oluşur.Tüpün iletime geçmesi için ,tüpün içerisindeki elektronun yeterli enerjiye ulaşması gereklidir. İletenler arasındaki potansiyel fark, boşluk içerisindeki gazın kırılma gerilimini aştığında serbest kalan elektron gaz moleküllerine çarparak gazı iyonize eder ve iyonlaşan gaz elektrik direncini büyük ölçüde azaltır. Böylece 8/20µs lik pik akımı empedansı düşük yolu tercih ederek toprağa akar ve cihazlara zarar verilmesinin önüne geçilmiş olur.

Teknik Parametre Açıklamaları:

Nominal Voltaj (Un): Parafudrun normal şartlar altında çalışma voltajını temsil eder.

Nominal Deşarj Akım(In): Parafudra zarar vermeden belirtilen sayıda (yaklaşık 20 kez)ve belirtilen dalga formunda (8/20µs) zarar görmeden dayanabileceği maksimum deşarj akımıdır.

Maximum Deşarj Akımı(Imax): Parafudrun(8/20µs) dalga formunda zarar görmeden dayanabileceği maksimum deşarj akımıdır.
Imax ve In için her ikisi için de aynı dalga formundan bahsediliyor olunsa da Imax parafudrun zarar görmeden dayanabileceği maksimum deşarj değeri iken In bu değere 20 kez dayanabilecek bir değerde belirtilmelidir.(ImaxIn)

Maksimum çalışma voltajı(Uc): Parafudr koruma modunda iken sürekli olarak uygulanabilecek gerilim değerini belirtir. Bu değer nominal çalışma voltajının(Un) en az %10 fazlası olarak beyan edilmelidir.

Voltaj Koruma Seviyesi(Up): Sisteme bir darbe geldiği zaman parafudrda gerilimin indirgeneceği voltaj değerini ifade eder.

Darbe Deşarj Akımı(Iimp): 10/350µs yıldırım dalgasının pik akımı değerini belirtir. Parafudr beyan edilen Iimp değerine kadar gerçekleşen tüm yıldırım akımlarını güvenli bir şekilde toprağa akıtmalı , aşırı gerilimi de Up seviyesine indirgemelidir.

Darbe Karakteristikleri:

Parafudrlarda beyan edilen akım koruma değerleri dalga formları esas alınarak beyan edilmiştir. Peki 10/350µs veya 8/20µs dalga formu denildiğinde ne anlaşılmalıdır?

10/350µs yıldırım darbesini sembolize eder ,10µs’de yıldırım akımı en yüksek değerine ulaşırken 350µs’de ise akım yarılanır.

8/20µs ise sistemde anahtarlamaya bağlı oluşan aşırı akımları sembolize eden dalga biçimidir. Dalga, 8 µs’de tepe değerine ulaşırken 20 µs’ de ise yarılanmış olur.

Parafudr Tipleri:

Tip 1 Parafudr(B Tipi Parafudr): Tip 1 parafudrlar, sistemi doğrudan yıldırım çarpmalarından korumaları gerektiği gibi, dalgalanma voltajlarından veya dalgalanma akımlarından gelen genlik ve spesifik enerjilere karşı da koruma sağlarlar.

Sigma elektrik B tipi parafudr teknik özellikleri

Tip 2 Parafudr(C Tipi Parafudr):

Sigma Elektrik C Tip Parafudr Teknik Özellikleri:

Tip 1+2 Parafudr(B+C Tipi Parafudr):

Sigma Elektrik B+C Tip Parafudr Teknik Özellikleri:

Tip 3 Parafudr(D Tipi Parafudr):