ป้องกันฟ้าผ่าและไฟกระชากสำหรับอุปกรณ์ IT และ CCTV

คำถามที่เราได้ยินจริง

"ฤดูฝนปีที่แล้วฟ้าผ่าทำให้กล้อง PoE เสียสองตัวกับพอร์ตสวิตช์อีกหนึ่งพอร์ต เรามี UPS อยู่แล้ว ต้องเพิ่มอะไรอีก?" เราได้ยินแบบนี้ทุกเดือนสิงหาคม คำตอบสั้น ๆ คือ UPS ช่วยให้ไฟไม่ดับ แต่กันไฟกระชากที่มาทางสายดาต้าไม่ได้ และช่วยอะไรไม่ได้ถ้าอาคารไม่มีระบบดินที่ใช้งานได้จริง การป้องกันต้องเป็นชั้น ๆ คือ SPD บนสายไฟ SPD บนสายดาต้าภายนอก ระบบดินหนึ่งเดียวที่ต่อถึงกันหมด และใช้ไฟเบอร์แทนทองแดงระหว่างอาคาร สำหรับสำนักงานส่วนใหญ่ที่มีคนไม่เกิน 50 คน เราแนะนำให้เริ่มจาก SPD Type 2 ที่ตู้ไฟหลักบวก SPD สายดาต้าบนสายกล้องภายนอก เพราะชุดนี้หยุดความเสียหายที่เราเจอบ่อยที่สุดได้

ทำไมฟ้าผ่าฆ่าอุปกรณ์ IT ได้โดยไม่ต้องผ่าลงอาคารโดยตรง

ฟ้าผ่าโดยตรงเกิดน้อย สิ่งที่ฆ่าสวิตช์ NVR กล้อง และแอ็กเซสพอยต์มักเป็นฟ้าผ่าใกล้ ๆ ซึ่งส่งไฟกระชากมาตามสายไฟหรือเหนี่ยวนำแรงดันพุ่งบนสายภายนอกที่ยาว สายทองแดงยาว 60 ถึง 90 เมตรไปหากล้องที่ประตูทำหน้าที่เหมือนเสาอากาศ ฟ้าผ่าห่างออกไปไม่กี่ร้อยเมตรดันไฟหลายร้อยโวลต์เข้าพอร์ต PoE ที่ออกแบบมารับไม่ถึง 60 โวลต์ได้ พอร์ตตาย และชิปข้างหลังมักตายตามไปด้วย

ตัวฆ่าอันที่สองคือความต่างศักย์ดินระหว่างอาคาร ตรงไหนอาคารสองหลังนั่งบนแท่งดินแยกกันโดยไม่ต่อถึงกัน ฟ้าผ่าใกล้ ๆ ยกระดับดินของอาคารหนึ่งสูงกว่าอีกอาคารได้หลายพันโวลต์ สายทองแดงระหว่างอาคารแม้แต่สาย LAN จะกลายเป็นทางผ่านที่ปรับความต่างนั้น ตรงผ่านสวิตช์ทั้งสองฝั่ง นั่นคือเหตุผลที่ลิงก์จากสำนักงานไปโกดังและไปป้อมยามเสียกันบ่อยมาก

สิ่งที่เรามักเห็นคือพอร์ต PoE ตายทั้งที่บันทึกของ UPS ไม่แสดงอะไร NVR ไม่กลับมาอีกเลย และกล้องดับทีละตัวตามสายที่ยาวที่สุด ความร้อนและความชื้นซ้ำเติมซัพพลายที่เสื่อมอยู่แล้วให้พังสนิท และไฟตกช่วง 17:00 ถึง 19:00 ลงโทษตัวเดิมที่อ่อนแออยู่แล้ว ฤดูฝนจึงเป็นช่วงที่ทุกอย่างพังพร้อมกัน

สามชั้นป้องกัน: SPD Type 1, Type 2 และ Type 3

อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPD) แบ่งตามคลาส IEC 61643-11 แต่ละคลาสมีหน้าที่คนละจุด ให้นึกภาพเป็นรั้วสามชั้น แต่ละชั้นดักสิ่งที่หลุดจากชั้นก่อนหน้า

• Type 1 อยู่ที่ทางไฟเข้าหลัก ก่อนหรือข้างเบรกเกอร์เมน รับพลังงานก้อนใหญ่จากฟ้าผ่าลงสายส่ง โดยทั่วไปราว 25 kA ต่อโพล ด้วยรูปคลื่น 10/350 ไมโครวินาที ต้องมีชั้นนี้ตรงไหนสายไฟเดินเหนือดินหรือมีระบบล่อฟ้าบนหลังคา สำนักงานในตึกแถวที่ใช้สายใต้ดินจากหม้อแปลงใกล้ ๆ มักเริ่มที่ Type 2 ได้
• Type 2 อยู่ที่ตู้ย่อย รวมถึงตู้ที่จ่ายไฟให้แร็กเซิร์ฟเวอร์หรือมุม NVR โดยทั่วไป 20 ถึง 40 kA ต่อโพล ด้วยรูปคลื่น 8/20 ไมโครวินาที นี่คือชั้นหลักที่ทำงานหนักที่สุดที่ระบบ IT ทุกแห่งควรมี ติดหนึ่งตัวที่ตู้ไฟหลักเป็นชิ้นแรก เพราะป้องกันทุกอย่างที่อยู่ปลายทางด้วยขนาดที่เหมาะสม
• Type 3 อยู่ห่างจากเครื่องใช้ที่บอบบางไม่เกินราว 10 เมตร เป็นหน่วยเสียบปลั๊กหรือติดรางสำหรับรางไฟในแร็ก สายไฟ NVR หรือคอมพิวเตอร์หน้าเคาน์เตอร์ Type 3 ใช้งานได้ก็ต่อเมื่อมี Type 2 อยู่ต้นทางแล้วเท่านั้น

ทั้งสามแบบทำงานเป็นโซ่โดยเว้นระยะเพื่อให้แต่ละตัวรับภาระส่วนของตัวเอง เลือก SPD ที่มีช่องแสดงสถานะ เพราะหนึ่งหน่วยรับไฟกระชากได้จำนวนครั้งจำกัดแล้วต้องเปลี่ยนไส้ ตรวจช่องแสดงสถานะหลังฤดูพายุทุกครั้ง ถ้าอยากรู้ว่าอุปกรณ์ภายนอกกินไฟเท่าไร ดูที่ PoE budget explained

ระบบดินและบอนด์: ส่วนที่ไซต์ส่วนใหญ่มองข้าม

SPD ทุกตัวต้องมีที่ส่งไฟกระชากไป นั่นคือดิน SPD ที่ไม่มีสายดินก็แค่ของตกแต่ง สายเขียวเหลืองถูกตัดสั้นหรือไม่ได้ต่อไว้เลย ขณะที่ไฟกระชากวิ่งต่อเข้าอุปกรณ์ของคุณ นี่คือข้อบกพร่องที่เราพบบ่อยที่สุด คือติด SPD แล้วแต่ไม่มีสายดิน หรือสายดินยึดกับรางแร็กที่พ่นสีซึ่งไม่นำไฟเลย

หนึ่งไซต์ใช้ระบบดินหนึ่งเดียว แท่งดินทุกต้น โครงเหล็กอาคาร บาร์ดินตู้หลัก แร็ก และรางสายต่อถึงกันเป็นโครงข่ายเดียว โดยแท่งที่มาติดเพิ่มทีหลังต้องไม่ถูกปล่อยลอยไว้ไม่ต่อกับใคร ใช้สายทองแดงอย่างน้อย 16 ตร.มม. จากแท่งดินถึงบาร์หลักสำหรับไซต์เล็ก ส่วนจัมเปอร์จากแร็กและรางสายกลับบาร์ใช้สายเขียวเหลือง 6 ตร.มม. ขูดสีออกใต้แคลมป์ทุกจุดให้โลหะแตะโลหะ

วัดค่าความต้านทานดินด้วยเครื่องวัดดินโดยเฉพาะ ห้ามใช้มัลติมิเตอร์ สำนักงานเล็กตั้งเป้าไว้ 10 โอห์มหรือต่ำกว่า วัดในฤดูแล้ง เพราะดินที่วัดได้ 8 โอห์มในโคลนเดือนสิงหาคมอาจกลายเป็น 30 โอห์มขึ้นไปในฝุ่นเดือนมีนาคม ค่าที่สูงหมายถึงต้องเพิ่มแท่งที่ยาวขึ้นหรือหลายต้นเข้าระบบเดียวกัน พร้อมป้องกันจุดต่อกันสนิม ห้ามรดน้ำรอบแท่งดินก่อนวัดเพื่อให้ตัวเลขผ่านแบบหลอก ๆ

สายดาต้า: ป้องกันกล้อง PoE จุด AP และลิงก์ระหว่างอาคาร

SPD ไฟป้องกันเฉพาะทางไฟเท่านั้น ไฟกระชากบนสายเน็ตเวิร์กเดินผ่านมันตรงเข้าพอร์ตสวิตช์และ NVR สายดาต้าทองแดงทุกเส้นที่วิ่งภายนอก ตามหลังคา ข้ามลาน หรือระหว่างอาคาร จึงต้องมี SPD สายดาต้าทั้งสองปลาย คือปลายตรงสายออกจากแร็กกับปลายตรงสายเข้าอุปกรณ์ปลายทาง ป้องกันปลายเดียวเหลืออีกปลายเปิดรับความเสียหาย และความเสียหายฝั่งกล้องคือแบบที่เราเจอมากสุด

ใช้สายชีลด์สำหรับภายนอกในจุดที่เปิดโล่ง โดยต่อชีลด์ผ่านหัวต่อที่ลงดินเข้าระบบดินเดียวกันตรงจุดสายเข้าอาคาร SPD บนสาย PoE ต้องเป็นชนิดรองรับ PoE ตามกำลังไฟที่ใช้ เพื่อไม่ให้ไฟ DC ขาดและไม่ร้อนเกินบนกล้องกำลังสูง เดินสายภายนอกให้สั้นและต่ำที่สุดเท่าที่ทำได้ ห่างจากขอบหลังคาโลหะและรางน้ำที่แรงดันเหนี่ยวนำสูงสุด

ระหว่างอาคาร คำตอบที่แข็งแรงที่สุดคือเลิกใช้ทองแดงไปเลย ไฟเบอร์ไม่มีตัวนำโลหะ จึงไม่พาไฟกระชากและปัญหาความต่างศักย์ดินหายไปด้วย เดินไฟเบอร์หุ้มเกราะสำหรับภายนอกพร้อมมีเดียคอนเวอร์เตอร์หรือพอร์ต SFP ทั้งสองฝั่ง แต่ละฝั่งจ่ายไฟในพื้นที่ของตัวเองหลัง SPD ชุดของมัน ส่วนกรณีไหนทองแดงยังสมเหตุสมผลดูที่ Cat6 กับ Cat6a กับไฟเบอร์ ตรงไหนเดินไฟเบอร์ไม่ได้จริงในฤดูนี้ ให้ติด SPD สายดาต้าทั้งสองปลายและต่อดินทั้งสองอาคารให้เป็นระบบเดียว แต่ให้ถือว่าเป็นทางชั่วคราว

เสา เสาอากาศ และอุปกรณ์บนหลังคา

เสาและเสาอากาศบนหลังคาเรียกฟ้าผ่า และวิทยุที่ติดอยู่มักเป็นอุปกรณ์ชิ้นเล็กที่แพงที่สุดในไซต์ เสาต้องมีปลายรับฟ้าและสายลงดินขนาดรับกระแสฟ้าผ่าได้ โดยทั่วไปทองแดงอย่างน้อย 50 ตร.มม. เดินลงตรงที่สุดโดยไม่มีมุมหักแหลมและต่อเข้าระบบดินหนึ่งเดียวของไซต์ แท่งดินแยกที่ฐานเสาโดยไม่ต่อกับใครแย่กว่าไม่มีเลย เพราะมันสร้างความต่างศักย์ที่ฆ่าอุปกรณ์ในอาคารพอดี

ติด SPD สายโคแอกซ์หรือสายดาต้าบนสายป้อนทุกเส้นตรงจุดเข้าอาคาร ลงดินที่บาร์ดินเดียวกัน ก่อนสายถึงสวิตช์หรือเครื่องบันทึก ทำห่วงกันน้ำหยดและหัวทางเข้ากันน้ำให้ฝนไม่โดนหัวต่อ เพราะจุดต่อที่ผุกร่อนจะแสดงอาการอีกหลายเดือนให้หลังเป็นกล้องที่หลุดทุกครั้งที่ฝนตก ตรงไหนปลายทางอยู่อีกอาคาร การยิงไร้สายแบบจุดต่อจุดเลี่ยงสายทองแดงระหว่างหลังคาได้ทั้งหมด ดูว่าเหมาะเมื่อไรที่ พอยต์ทูพอยต์ไวร์เลส

ทำไมมี UPS อย่างเดียวถึงไม่รอด

UPS พาโหลดผ่านไฟดับและไฟตก และ UPS แบบออนไลน์แปลงไฟสองชั้นสร้างไฟออกที่สะอาด แต่ทั้งสองอย่างไม่ครอบคลุมพอร์ตดาต้า ฟ้าผ่าเข้ามาทางสาย PoE สายโคแอกซ์เสาอากาศ และลิงก์ LAN ระหว่างอาคารที่ไม่ผ่าน UPS เลย วงจรกรองไฟเมนในตัวลดสไปก์เล็กบนสายไฟได้บ้าง แต่ทดแทน SPD Type 1 และ Type 2 ไม่ได้ และไม่ช่วยอะไรเลยกับไฟกระชากที่มาทางสายกล้อง

แล้วยังมีตอนสลับไปเครื่องปั่นไฟ ซึ่ง UPS ขี่ผ่านทรานเซียนต์จากการสับสวิตช์ไปได้ ขณะที่อิเล็กทรอนิกส์ไร้เกราะบนตู้เดียวกันโดนสไปก์เต็ม ๆ ลำดับที่ถูกจึงเป็น SPD ก่อนที่ตู้ไฟ UPS อยู่หลังมันเพื่อความต่อเนื่อง แล้ว SPD สายดาต้าบนสายทองแดงภายนอกทุกเส้น ถ้าแร็กของคุณมี UPS แต่ไม่มี SPD ระดับตู้ไฟและไม่เคยมีบันทึกค่าวัดดิน UPS กำลังเฝ้าผิดประตู

เช็กลิสต์ไซต์และตารางวางอุปกรณ์

เดินตรวจไซต์ด้วยเช็กลิสต์นี้ก่อนฝนและหลังฝน สำนักงานเล็กใช้เวลาราวหนึ่งชั่วโมง

• ตู้ไฟหลักมี SPD ช่องสถานะแสดงปกติ และสายดินต่อแน่น
• วัดค่าดินแล้วเขียนบนประตูตู้พร้อมวันที่ ตั้งเป้าไว้ 10 โอห์มหรือต่ำกว่า
• แร็ก รางสาย และตัวเครื่อง NVR บอนด์ถึงบาร์ดิน ไม่มีสีรองใต้แคลมป์
• กล้อง PoE และ AP ภายนอกทุกจุดมี SPD สายดาต้าที่เข้ากันได้ทั้งสองปลายสาย
• ไม่มีสาย LAN ทองแดงระหว่างอาคาร มีไฟเบอร์แล้วหรืออยู่ในแผน โดยแต่ละฝั่งจ่ายไฟและมี SPD ของตัวเอง
• สายเสาและเสาอากาศผ่าน SPD ตรงจุดเข้าอาคารก่อนถึงอุปกรณ์ในร่ม
• มีไส้ SPD สำรองบนชั้น เพราะสั่งจากฝั่งไทยหรือจีนช่วงฤดูพายุกินเวลาหลายวัน
• ถ่ายรูปทุกตู้ ทุกบาร์ และป้ายอุปกรณ์ เพื่อให้ครั้งหน้ามาเทียบได้

ขั้นต่อไปขั้นเดียว

อย่าเพิ่งซื้ออะไรจนกว่าจะรู้ว่าดินของคุณเป็นอย่างไร เพราะอุปกรณ์ป้องกันทุกตัวปลายทางพึ่งมัน ถ่ายรูปตู้ไฟหลัก รูป SPD หรือช่องว่างสำหรับติด SPD รูปบาร์ดินกับสายของมัน แล้วจดกล้องภายนอกกับสายที่วิ่งระหว่างอาคาร ส่งรูปกับรายการมาทาง WhatsApp พร้อมบอกว่าไซต์อยู่แขวงหรือเมืองไหน เราจะตอบกลับว่าต้องใช้ SPD แบบไหน อุปกรณ์ป้องกันสายดาต้ารุ่นไหน และต้องแก้งานดินตรงจุดใดบ้าง