Elektrik tesisatlarında en sık karşılaşılan fakat en az fark edilen tehlikelerden biri, aşırı gerilimdir. Yıldırım düşmesi, şebekedeki anahtarlama işlemleri, büyük motorların devreye girmesi veya kapasitör gruplarının devreye alınması gibi olaylar, milisaniyeler içinde hattaki gerilimi normal değerin onlarca katına çıkarabilir. Bu tür ani darbeler, sigortaların ve kaçak akım rölelerinin tepki veremeyeceği kadar kısa sürede gerçekleşir ve elektronik cihazların hassas devrelerini kalıcı olarak tahrip eder.
Aşırı gerilim koruma cihazları, sektörde parafudr olarak adlandırılır. İngilizce literatürdeki karşılığı ise "Surge Protective Device" (SPD) olan bu cihazlar, hat üzerinde tanımlı bir eşik gerilimi aşıldığında iletken hale gelir ve fazla enerjiyi topraklama sistemine aktarır. Darbe geçtikten sonra cihaz tekrar yalıtkan konuma döner ve normal işletme kesintisiz devam eder. Parafudr, elektrik tesisatının "emniyet valfi" görevini üstlenir.
Parafudrların temel çalışma prensibi, gerilime bağlı direnç değişimine dayanır. En yaygın kullanılan teknoloji metal oksit varistörlerdir (MOV). Varistör, normal işletme geriliminde çok yüksek direnç gösterirken, eşik değeri aşıldığında direnci ani şekilde düşer ve akımı üzerinden geçirir. Diğer bir teknoloji olan gaz deşarj tüpleri (GDT) ise yüksek enerjili darbeleri karşılamada avantajlıdır ancak tepki süreleri varistörlere göre biraz daha uzundur. Modern cihazlarda bu teknolojiler genellikle birlikte kullanılarak hem hızlı tepki hem de yüksek deşarj kapasitesi elde edilir.
Uluslararası standartlar, parafudrları koruma kademelerine göre üç sınıfa ayırır. Tip 1 cihazlar, doğrudan yıldırım akımını taşıyabilecek şekilde tasarlanır ve binanın ana dağıtım panosuna, enerji girişine yakın bir noktaya monte edilir. Tip 2 cihazlar ise dolaylı yıldırım etkilerine ve şebeke kaynaklı anahtarlama darbelerine karşı koruma sağlar; tali panolarda kullanılır. Tip 3 cihazlar, son kullanıcı cihazlarına en yakın noktada, hassas elektronik ekipmanın hemen önünde ince koruma sağlar. Etkili bir koruma, bu üç kademenin birbirini tamamlayacak şekilde kurgulanmasıyla mümkündür.
Bir tesis için hangi tip, hangi deşarj kapasitesi ve hangi koruma seviyesinin gerektiği soruları, binanın yıldırım risk sınıfına, şebeke tipine, topraklama düzenine ve korunacak ekipmanın hassasiyetine göre değişir. Doğru parafudr seçimi için Yılkomer’in geliştirdiği parafudr seçim aracı, bu parametreleri adım adım sorarak uygun ürün sınıfını belirlemenize yardımcı olur. Özellikle mühendislik hesabına vakit ayırmak istemeyen işletmeler için pratik bir başlangıç noktasıdır.
Parafudrların kullanım alanları oldukça geniştir. Konutlarda beyaz eşya, televizyon ve bilgisayar gibi cihazları korumak için tali panoya monte edilen kompakt modeller tercih edilirken, sanayi tesislerinde ise PLC sistemleri, sürücüler, SCADA altyapısı ve haberleşme hatları için çok kademeli koruma gereklidir. Güneş enerjisi santrallerinde DC tarafı için özel tasarlanmış parafudrlar kullanılırken, telekomünikasyon ve veri hatları için ayrı sinyal parafudrları bulunur. Rüzgar türbinleri, baz istasyonları, hastaneler ve veri merkezleri de kesintisiz işletme gereksinimi nedeniyle bu cihazların vazgeçilmez olduğu alanlardır.
Cihazın doğru montajı, en az doğru seçim kadar önemlidir. Parafudr ile topraklama barası arasındaki iletken uzunluğunun mümkün olduğunca kısa tutulması, bağlantı kesitinin standartlara uygun seçilmesi ve cihazın önüne uygun bir koruma sigortası konulması gerekmektedir. Ayrıca, çoğu modern parafudrda bulunan görsel gösterge veya uzaktan sinyal kontak, cihazın ömrünü tamamladığında bakım ekibinin uyarılmasını sağlar. Varistör tabanlı cihazlar her darbede bir miktar yıpranır; bu nedenle periyodik kontrol ve gerektiğinde değişim, sürekli koruma için şarttır.
Bir başka sıklıkla karıştırılan konu, parafudrın kutup sayısıdır. Tek fazlı bir tesisatta faz ve nötr için iki kutuplu, üç fazlı tesisatlarda ise dört kutuplu ya da "3+1" olarak adlandırılan düzenlemeler kullanılır. Bu düzenlemede üç faz varistörlerle nötre, nötr ise gaz deşarj tüpü ile toprağa bağlanır. Böylece hem faz-nötr hem de nötr-toprak arasındaki darbeler kontrol altına alınır. Şebeke tipine uygun olmayan bir kutup düzeni, koruma cihazının gereksiz yere devreye girmesine ya da tam tersine darbe anında sessiz kalmasına yol açar.
Cihazların birbirleriyle koordinasyonu da tasarımın önemli bir parçasıdır. Ana panodaki Tip 1 cihaz ile tali panodaki Tip 2 cihaz arasındaki yeterli kablo mesafesi yoksa, darbe anında iki cihazdan hangisinin önce devreye gireceği belirsizleşir ve enerji paylaşımı bozulur. Üreticiler bu durum için ya minimum mesafe belirtir ya da mesafenin sağlanamadığı durumlarda kullanılması için ayırıcı endüktans önerir. Bu detaylara dikkat edilmediğinde, kağıt üzerinde mükemmel görünen bir koruma sistemi sahada beklenen performansı gösteremez.
Sonuç olarak parafudr, küçük boyutlu ancak koruduğu değer açısından son derece kritik bir tesisat elemanıdır. Bir anlık aşırı gerilimin neden olabileceği ekipman kaybı, üretim duruşu ve veri kaybı düşünüldüğünde, doğru seçilmiş ve doğru monte edilmiş bir koruma sistemi kendini kısa sürede amorti eder. Tesisatınızın hangi noktalarında hangi kademede korumaya ihtiyaç duyduğunu belirlemek, güvenli ve kesintisiz bir elektrik altyapısının ilk adımıdır.
