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Internet Message Format  |  1992-10-18  |  11.6 KB

  1. From: bob@islenet.UUCP (Bob Cunningham)
  2. Subject: lightning, PACXs and computers
  3. Date: 23 Jul 85 21:30:14 GMT
  4. Organization: Hawaii Institute of Geophysics
  5.  
  6. Had serious problems from a lightning strike last week.  Now that most
  7. everything is working again, though I'd pass on some details.  Those of you
  8. in some parts of the U.S. might not find this sort of thing so unusual, but
  9. if you think it Couldn't Happen Here, read on ...
  10.  
  11. Thunderstorms occur only a few times a year out here in the Hawaiian
  12. Islands, and lightning tends to strike in relatively harmless places.  Last
  13. Wednesday at about 1500 a small but intense little storm was accompanied by
  14. a relatively intense lightning strike on the the eastern end of the
  15. University of Hawaii campus.  Eyewitness reports of exactly where the
  16. lightning struck are numerous and contradictory, observers up to five miles
  17. away were mightily impressed by the huge bolt of lightning and very loud
  18. thunder.
  19.  
  20. There was no apparent effect on the power lines, outside of the possible
  21. "jiggling" of a few cycles.  The effect on data communications lines was
  22. more impressive.
  23.  
  24. Briefly, all of the on-campus computer facilities with data communications
  25. lines extending beyond their immediate buildings (typically RS232
  26. 3-or-4-wire leased phone circuits or similar) suffered burned out
  27. ports and burned out terminals, notably:
  28.  
  29.     several VAX780s at the Center for Cultural Interchange between
  30.     East & West (an on-campus "think tank" type organization) lost
  31.     multiplexer (port) boards and distribution panels.
  32.  
  33.     a VAX785 in the Information & Computing Sciences Dept. lost
  34.     multiplexer boards & distribution, and appears to have suffered
  35.     memory and/or cpu damage.
  36.  
  37.     several VAX780s in the Management Systems Office (administrative
  38.     computing) lost multiplexer boards & distribution, and may have
  39.     more extensive damage.
  40.  
  41.     the High Energy Physics group lost multiplexer boards & panels
  42.     and a tape drive on their VAX780.
  43.  
  44.     a VAX750 in the Marine Sciences Building kept on operating,
  45.     oblivious to the fact that more than 8 of its ports had just burned
  46.     out.
  47.  
  48.     an H800 at the Hawaii Institute of Geophysics lost virtually all of
  49.     its DMACP (port) daughter and mother boards.
  50.  
  51.     All three of the larger port selectors on campus (1 large Gandalf
  52.     at the UH Computing Center, 1 smaller Gandalf at the East/West
  53.     Center, and 1 Micom 600/2 at the HIG) suffered a large number of
  54.     burned out line boards, along with some port boards.
  55.  
  56. None of the computers which crashed (all of the above, except the VAX750),
  57. suffered disc crashes.
  58.  
  59. For the most part, most of the damage appears in obviously-burned-out RS232
  60. driver circuitry, and continues back into logic on the various port
  61. interface (multiplex) boards.
  62.  
  63. An as-yet-uncounted number of terminals (minimum estimate: several hundred)
  64. were damaged.  Typically, the RS232 driver chips (most often 1488) were
  65. burned out.  In about 30% of the terminals I've personally checked so far,
  66. damage spreads further into the terminal logic board, and sometimes all the
  67. way to the power supply.
  68.  
  69. Most of the affected terminals were on relatively long lines (more than
  70. 200' or so), however many terminals with much shorter lines -- even some
  71. in the same room as their computer -- suffered damage.  Usually, these were
  72. attached to port/multiplexer cards along with one or more long-line
  73. terminals.
  74.  
  75. Microcomputers (such as IBM PCs) chugged right along without noticing the
  76. lightning strike -- unless they had an out-of-building asynch connection,
  77. in which case they suffered damage like terminals.
  78.  
  79. In many cases (notably the IBM3081D, DEC20 and HP3000/64 at the UH
  80. Computing Center), port selectors protected individual machines almost
  81. completely.
  82.  
  83. I don't have an accurate monetary estimate of the damage, but
  84. it will certainly run over $100,000.
  85.  
  86. Field engineering response from Digital was quite good, but handicapped by
  87. the fact that DEC only carries one "kit" of spares in the islands for each
  88. model of VAX.  Assessing the damage took a day or so (UH has almost
  89. entirely, basic service), some replacement boards arrived quickly, others
  90. not until after the weekend.  Response from other vendors was
  91. similar; Harris pulled parts off its production line
  92. in Florida and burned-in over the weekend for us.  Micom responded
  93. quickly to ERE requests, shipping within 24 hours via Federal
  94. Express.  I don't have details on Gandalf's response yet.
  95.  
  96. A wide variety of different maintenance agreements were in effect with the
  97. various manufacturers.  Many of the contracts turned out to have "acts of
  98. god" exclusion clauses.  Fortunately, all of the vendors involved took the
  99. attitude that they'd fix now, and worry about who would pay later.
  100. -- 
  101. Bob Cunningham  {dual|vortex|ihnp4}!islenet!bob
  102. Honolulu, Hawaii
  103.  
  104.  
  105. > ... In particular I wonder
  106. > if your communications lines are above or below ground?  What about 
  107. > your power lines?  Are they above or below ground? Secondly, do your 
  108. > communications lines have any type lightning or surge protection?  
  109. > Were any of the affected lines shielded?  Do you have surge protection
  110. > on your power lines?  
  111.  
  112. All of the comm lines are underground, in conduits (not steam tunnels,
  113. which we don't have out here).  In some cases these were leased "4-wire
  114. control circuits" from the local phone company (Hawaiian Telephone Co.,
  115. a GTE subsidiary); in other cases, self-installed.  All power lines are
  116. also underground (separate conduit, usually completely different trenches).
  117. Note that power lines were not affected, nor were regular phone lines (not
  118. a single modem was zapped, and no phone problems of any kind were
  119. reported).  None of the comm lines had lightning or surge protection.  Some
  120. (a few) were shielded -- though I'm not sure how well the shielding was
  121. grounded.  Some power lines have surge protection, some not; in any case
  122. the path was NOT thru the power lines.
  123.  
  124. Interestingly, some of the affected lines were entirely within a single
  125. building, typically of reinforced concrete (and for ordinary r.f. signals,
  126. the rebar cage usually provides some shielding).  My theory is that -- at
  127. some point -- those comm lines were bundled with other lines passing from
  128. building to building.
  129.  
  130. > We are in a lightning prone area, and I have been attempting to
  131. > understand the intricacies of lightning protection recently.  I
  132. > confess that the more I hear the more confused I get.  I have
  133. > concentrated on power protection, but your problems seem to have resulted
  134. > from a communications line hit.
  135.  
  136. That's what the evidence definitely indicates.  Surprised us.
  137.  
  138. > I wouldn't have thought that such a
  139. > hit would spread to so many machines, unless you had a tremendous
  140. > earth current transient that affected buried lines in a wide area,
  141. > or were unlucky enough to get a hit on some central distribution
  142. > point.
  143.  
  144. There was no central distribution point -- several completely separate
  145. computer "centers" were involved, none tied together in any way.  I'd say
  146. the ground current transient (or, perhaps several as a charge briefly
  147. "bounded" back and forth from the clouds to the earth and back again until
  148. settling) seems likely.
  149.  
  150. > Am I wrong in this evaluation?  Is there some other way such
  151. > a strike could get into a widespread communications network?  How
  152. > does one go about protecting such a network from lightning?
  153.  
  154. I'd like some of those answers myself.  Anyone else with experience care to
  155. comment?
  156. -- 
  157. Bob Cunningham  {dual|vortex|ihnp4}!islenet!bob
  158. Hawaii Institute of Geophysics Computing Facilities
  159. Honolulu, Hawaii
  160.  
  161.  
  162. From: bob@islenet.UUCP (Bob Cunningham)
  163. Subject: Re: lightning, PACXs and computers (followup)
  164. Date: 11 Aug 85 00:14:22 GMT
  165. Organization: Hawaii Institute of Geophysics
  166.  
  167. At last count, over 40% of the zapped terminals we had were repairable only by
  168. replacing the 1488 and/or 1489 chips (usually the 1488).  An
  169. industrial-quality solder remover (heater + vacuum pump) is highly
  170. recommended.  The percentage seems to be slightly higher (better) for port
  171. selector boards (Gandalf & Micom).  Needless to say, we've been installing
  172. sockets for those chips where practical.
  173.  
  174. On the computer side, all the port/multiplexer (DZ or whatever) boards
  175. were just swapped out.  Not sure what percentage just had driver chips
  176. burned out or not.  Subsidiary damage (one tape unit and some memory
  177. boards) was limited to just 2 systems, and my opinion is that not all
  178. the equipment at those locations was solidly tied to a single ground.
  179.  
  180. Besides the followup articles in this newsgroup, I've received a
  181. considerable number of mail messages (all appreciated, though
  182. I've not had time to send individual replies), falling into
  183. two categories:
  184.  
  185.     1) similar horror stories
  186.     2) thoughtful advice on lightning protection
  187.  
  188. Apparently, similar incidents (lightning damage via local data comm lines)
  189. are much more common & widespread than I'd have thought.  Unless you're in
  190. a very unusual location, if you've got comm lines going between buildings,
  191. be warned:  something similar might just happen to you.
  192.  
  193. While I've received a number of very sensible suggestions on lightning
  194. protection, there doesn't seem to be one single solution we could adopt
  195. in all cases.  Suggestions have ranged from using opto-isolators,
  196. diodes (of various sorts, including MOVs), to using telco-type
  197. spark gap devices, to fiber optics.  Each approach has some good points.
  198.  
  199. However, the thought of having to install any particular suggestion
  200. on the 800 or so data comm lines around campus which probably should have
  201. protection is a sobering thought.  Schemes cheap in material (e.g. diodes)
  202. look to be rather labor-intensive (if both terminal and computer/port
  203. selector ends both need protection -- which seems optimal).  Schemes
  204. cheap in time (e.g. fiber optics) look a bit expensive in parts
  205. (though the thought of pulling a lot of fiber optic cables to replace
  206. twisted-pair lines is also rather sobering).
  207.  
  208. So far, I think our best approach here is to stick to the basics.
  209.  
  210. For starters, going over all of the central grounds.  All Computer
  211. equipment and auxiliary racks within a room should be securely grounded
  212. to a single point with generous-size braided ground straps.
  213. The objective is to minimize any possible ground differences between
  214. computers and their peripherals (including port selectors).
  215. It seems to be a good idea to tie down all incoming terminal
  216. grounds (RS232 pin 7) to that same point -- as the lines come in
  217. (typically on punch blocks).  This should localize damage (typically to the
  218. port selectors).  It also seems reasonable to dedicate whole computer-side
  219. port/multiplexer boards to PACX lines ... no more mixing direct-connect
  220. and port selector terminals.  Typically, the only terminals I want
  221. to leave directly connected will be those in the same building
  222. (preferrably the same wing) as the computer site.  This should also
  223. minimize computer-side damage.
  224.  
  225. Fortunately, port selector boards are MUCH cheaper to repair/replace
  226. than computer port/multiplexer boards.
  227.  
  228. Relatively expensive terminals (graphics types, for the most part) should
  229. get some special form of isolation at their end from the RS232 lines
  230. (preferrably something simple that plugs in between the RS232 line
  231. and the terminal).
  232.  
  233. Cheaper terminals (< $1,000) I think are best left as-is for now.
  234.  
  235. All NEW inter-building trunks (multiple data comm lines) that I have
  236. any control over will be fiber optic lines (stat muxes at each end,
  237. of course).
  238.  
  239. We do have some plans for a couple of real LANs around campus.  I
  240. do believe that specs for those will now definitely include some
  241. form of lightning protection.
  242. -- 
  243. Bob Cunningham  {dual|vortex|ihnp4}!islenet!bob
  244. Hawaii Institute of Geophysics Computing Facilities
  245. Honolulu, Hawaii
  246.  
  247. -- 
  248. Dave Horsfall (VK2KFU), Alcatel-STC Australia, dave@stcns3.stc.oz
  249. dave%stcns3.stc.OZ.AU@uunet.UU.NET, ...munnari!stcns3.stc.OZ.AU!dave
  250.     WordStar 4 - The thinking person's word processor
  251.