Teknik

Parafudurlarla ilgili Şehir Efsaneleri

Alper Çelebi
ABB Alçak Gerilim Ürünleri, DIN Rayı Ürünleri Ürün Müdürü
alper.celebi@tr.abb.com



Mart 2014 / Sayı: 68

Günümüzde parafudurları her gün kullanıyoruz ancak yine de konuyla ilgili pek çok şehir efsanesinin yol açtığı endişe ve şüpheleri taşıyoruz. Şimdi bu şehir efsanelerinden birkaçına bakarak bunları daha iyi anlamaya çalışalım...


Bir parafudurun deşarj akımı, bulunduğu panonun kısa devre akımına göre seçilmelidir
Bu inanç bir yanlış anlaşılmadan kaynaklanmaktadır. Bir panonun kısa devre akımı ile parafudurun deşarj akımının her ikisi de kiloamper olarak ölçülmektedir. Ancak kısa devre akımı normalde 50 Hz frekanslı bir sinüs dalgasına sahipken, parafudurun deşarj akımı ise sadece birkaç mikro saniyelik çok kısa darbeler biçimindedir. Dolayısıyla bir kısa devrenin sahip olduğu enerji (l2t) ile deşarjın enerji içeriği bile birbirinden çok farklıdır. Bu yanlış anlaşılma giderildikten sonra panonun, Isc oranı ile bir parafudurun deşarj akımı arasında bir ilişki olmadığı açıkça anlaşılmaktadır. Peki, o zaman, parafudurun deşarj ve darbe akımını nasıl seçmeliyiz? Göründüğünden çok daha kolay: -Tip 1 için seçilmesi gereken hiçbir şey yoktur, değer IEC 62305 standardı tarafından belirlenmektedir: neredeyse tüm parafudurlar kutup başına 25 kA değere sahiptir ve bu nedenle yürürlükteki standartların öngördüğü en kötü durum için donatılmışlardır; 
-Tip 2 için ise anma deşarj akımı (ln) için IEC 62305 standardında öngörülen değer 5 kA’dır. Bu nedenle bir Tip 2 Aşırı Akım Koruma Cihazı en az 5 kA ln’ye sahip olmalıdır. Pratik nedenlerden ötürü yeterince uzun bir kullanım ömrünün temin edilmesi için mutlaka en az 20 kA’lik. ln değerindeki bir parafudurun seçilmesini öneririz.

400 V AC gerilime sahip bir üç fazlı sistemde anma gerilimi 400 V AC olan bir parafudur kullanılmalıdır
Diğer bir yanlış... Tip 1 ve Tip 2 aşırı parafudurlar şebeke ve toprak arasına bağlanmak üzere, yani koruyacağı ekipmana paralel olarak bağlanacak şekilde tasarlanmışlardır, seri olarak bağlanamazlar. Bu nedenle, bir parafudurun “anma gerilimi” aktif iletkenler (faz ve nötr) ile toprak iletkeni arasında ölçülen değerdir. Nötr faza sahip olan veya olmayan 400 V üç fazlı bir şebekede bu gerilim daima 230 V’a eşit olacaktır. Anma gerilimi Un 400 V olan parafudurların kullanılmasını gerektirecek tek istisnai durum IT şebekelerdir. Bu sistemlerde birinci toprak arızası durumunda güç beslemesinin otomatik olarak kesilmesi öngörülmemektedir. 230 V gerilime sahip bir parafudur anma geriliminden çok daha yüksek bir faz/toprak gerilimine maruz kalacaktır ve bu nedenle bir arıza veya yangın tehlikesi ortaya çıkacaktır.

Bir ana dağıtım panosunda daima en iyi seçenek, Tip 1 parafudurun kullanılmasıdır
Duruma göre değişir. Çok büyük bir devlet binasında veya bir sanayi tesisinde CEI 81-10 uyarınca yapılacak risk analizinde muhtemelen bir paratoner veya Faraday kafesi gibi bir “Yıldırım Koruma Sistemi”nin montajı öngörülecektir. Bu durumda binaya çarpan yıldırımın vereceği hasardan koruma için Tip 1 parafudurun kullanılması gerekecektir. Yıldırım Koruma Sistemi kurulmamış ve direkt yıldırım riski olmayan binalarda ana dağıtım panosuna Tip 1 Aşırı Akım Koruma Cihazının monte edilmesi hiçbir fayda sağlamaz ve önemli bir maliyet artışına yol açar, yani hiçbir zaman devreyi koruyamayacaktır. 

Bir parafudurun korunması için kartuş sigortalar kullanılmalıdır; otomatik sigortalar uygun değildir
Bu da bir “şehir efsanesi”dir. Bazılarına göre bir devre kesicisine seri bağlanan deşarj akımının taşıdığı endüktans, parafudurun verimini azaltmaktadır. Ancak doğrusu şudur ki, parafudur standardı olan IEC 61643-11’de anlatıldığı üzere her üretici, parafudur önüne koordinasyon kurallarına uygun olarak seçilecek koruma kesicisini sunmalıdır. Koruma kesicisinin akım kademesi laboratuvarda farklı parafudurlar ve koruyucu cihaz kombinasyonları denenerek gerçekleştirilmektedir. ABB, ürünlerinin çoğunda otomatik sigorta veya kartuş sigorta kullanım imkânını sunmaktadır. Peki ya endüktans ne olacak? Hepimizin bildiği üzere bir bobinin endüktansı frekansa bağlıdır; bir otomatik sigortanın endüktansının atmosferik olaylar sırasındaki tipik frekanslarının (pek çok kHz değerinde) göz ardı edilebilir seviyede olduğunu göstermek için laboratuvarda yapılacak bir kaç test yeterlidir.


Yıldırım düştüğünde ve parafudur bir kez koruma yaptığında daima değiştirilmelidir
Hayır, parafudurlar “kullan-at” değildir. Ayrıca, öyle olsa bile fırtına sırasında çok sayıda atmosferik deşarj meydana geleceği için parafudur tamamen etkisiz hale gelebilecektir. Gerçekte parafudurlar nominal deşarj akımlarına maruz kaldıkları takdirde en az 15 defa hiç kullanmamış gibi, eksi haline dönecek şekilde tasarlanmıştır. İstatistiksel olarak atmosfer olaylarının başlattığı deşarj akımının nominal akımdan daha az olduğu dikkate alındığında parafudur “kullanım ömrü sonuna” ulaşıncaya kadar koruma yapabilir (triplenebilir). Bu nedenle parafudurlar her gün monte edilmekte, ancak kullanım ömrünün sonuna gelmiş bir kartuş değişikliği nadiren görülmektedir. 

Tip 2 parafudurlar, varistörden başka birşey değildir
Varistör, tüm Tip 2 parafudurların temel bir bileşenidir; ancak varistörlerin iyileştirmesi gereken iki özelliği olduğunu unutmamalıyız: kısa devrede kullanım ömürleri sona erer ve küçük bir sürekli akım geçirirler. Kısa devrenin varistör ömrü üzerindeki etkilerini önlemek için parafudurun içine küçük, temel bir eleman ilave edilmiştir. Bu eleman, aşırı ısınma durumunda varistörü şebekeden izole eden, parafudurun güvenli bir kullanım ömrü sonunu temin eden bir termal ayırıcıdır. Endirekt temas riskini içerebilen daimi toprak akımını önlemek için bazı Tip 2 parafudurlara deşarj akımı toprak iletkenine doğru yönlendirmek için tasarlanan N-PE modülü bir varistör ile değil, PE’ye doğru akım akışını kalıcı bir şekilde önleyebilen bir gerilim anahtarlama tipi eleman (örneğin spark gap teknolojili bir eleman) ile gerçekleştirilmektedir. Tüm ABB OVR T2 1N ve 3N Aşırı Akım Koruma Cihazları bu teknolojiyle gerçekleştirilmektedir. 

Uzak gösterge sinyalizasyon kontağı, parafudurun kesintiye uğradığı bilgisini iletir 
Hayır, sinyalizasyon kontağı sadece parafudurun kullanım ömrünün sonuna ulaştığında kontak verir. Korumasız dağıtım panoları için çok yararlıdır; bu bilgi, örneğin kullanım ömrü sonunda gecikmeden kartuşu değiştirmek ve aşırı akımlara karşı yeniden koruma sağlamak için kullanılabilir. 

Alternatif akım için tasarlanan bir parafudur doğru akım için de kullanılabilir; sadece anma geriliminin √2 ile çarpılması yeterlidir 
400 V’de alternatif akıma yönelik pek çok parafudurun hiçbir uyarı olmaksızın 600 V DC’de fotovoltaik için parafudur olarak kullanılmasının altında bu düşünce yatmaktadır. ABB’nin bu konudaki tutumu daima çok açık ve kesin olmuştur: varistörler, er ya da geç kısa devre olurlar ve doğru akımda bir kısa devreye müdahale edilmesi alternatif akıma oranla çok daha zordur. Bu nedenle, alternatif akım için tasarlanan bir parafudurdaki termik ayırıcının, bu cihaz bir fotovoltaik sisteme monte edildiğinde de ayırma işlemini gerçekleştireceği garanti edilemez. UTE C 61 740-51 uyarınca imalatçı, ürünleri Doğru Akım koşulu altında test ederek, parafudurun özgül Doğru Akım özelliklerini beyan etmelidir. ABB’nin fotovoltaik uygulamalar için ürettiği OVR PV serisi parafudurlar DC uygulamalarda tercih edilmelidir.

Geri