overcurrent_relay setting 3

8/13/2019 Overcurrent_Relay Setting 3

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3 . O v e r 3 . O v e r 3 . O v e r 3 . O v e r c u r r e n t c u r r e n t c u r r e n t c u r r e n t r e l a y s r e l a y s r e l a y s r e l a y s G r a d i n g G r a d i n g G r a d i n g G r a d i n g m a r g i n m a r g i n m a r g i n m a r g i n : -

T h e t i m e i n t e r v a l b e t w e e n t h e o p e r a t i o n o f t w o a d j a c e n t r e l a y s d e p e n d s o n 1 ) t h e c i r c u i t b r e a k e r o p e r a t i n g t i m e

2 ) o v e r s h o o t t i m e o f t h e r e l a y , i . e . d i s c m o v e m e n t a f t e r t h e r e m o v a l o f t h e c u r r e n t

3 ) e r r o r d u e t o v a r i a t i o n i n t h e i d e a l c h a r a c t e r i s t i c c u r v e

4 ) c o n t a c t g a p , i . e . f i n a l m a r g i n o n c o m p l e t i o n o f o p e r a t i o n .

A m a r g i n o f 0 . 5 s i s n o r m a l g r a d i n g m a r g i n . W i t h f a s t e r m o d e r n

c i r c u i t b r e a k e r s a n d l o w e r o v e r s h o o t t i m e s 0 . 4 s i s r e a s o n a b l e .

O p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c o f o v e r c u r r e n t r e l a y s : -

c h a r a c t e r i s t i c o p e r a t i n g t i m e

1c u r v e s t = x

0 . 3 3 9 - 0 . 2 3 6 / I 0 . 1 4

o r m a n v e r s e = x

I 0 . 0 2 - 11 3 . 5

v e r y n v e r s e t = x-

8 0x t r e m e y n v e r s e t = x

I - 11 2 0

o n g m e s a n y e a r a u = xI - 1

L o g a r i t h m i c i n v e r s e t = 5 . 8 - 1 . 3 5 l o g n ( I / I n )

w h e r e t = r e l a y o p e r a t i n g t i m e

K = s c a l e c o n s t a n t o r T M S a c c o r d i n g t o c u r v e

I = m u l t i p l e o f s e t c u r r e n t I s o r P S M

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3 . O V E R C U R R E N T R E L A Y S

2

f i g 3 . 1

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I l l u s t r a t i o nI l l u s t r a t i o nI l l u s t r a t i o nI l l u s t r a t i o n o no no no n o v e r o v e r o v e r o v e r c u r r e n t c u r r e n t c u r r e n t c u r r e n t r e l a y r e l a y r e l a y r e l a y c a l c u l a t i o n c a l c u l a t i o n c a l c u l a t i o n c a l c u l a t i o n 1 111 : -

f i g 3 . 2C a l c u l a t e t h e m a x i m u m a n d m i n i m u m l o a d c u r r e n t s b u s . P r o v i d e

c u r r e n t t r a n s f o r m e r s o f r a t i o a s p e r s y s t e m l o a d r e q u i r e m e n t s . S e t t h e r e l a y w i t h a n e q u i v a l e n t p r i m a r y c u r r e n t w e l l a b o v e t h e m a x i m u m l o a d c u r r e n t . T h e r e l a y s e t t i n g m u s t b e w e l l b e l o w t h e m i n i m u m f a u l t c u r r e n t .

C o m p l e t e t h e d a t a s i n a t a b l e a s g i v e n b e l o w :

T a b l e 3 . 1

O v e r c u r r e n t r e l a y s a r e i n t e n d e d t o p r o v i d e a d i s c r i m i n a t i v e

p r o t e c t i o n a g a i n s t s y s t e m f a u l t s a n d t h e y d o n o t g i v e p r e c i s e o v e r l o a dp r o t e c t i o n

l o ca t i

o n

T o t a l

i m p e d a n c e i n o h m s

F a u l t

c u r r e n t i n A m p s

T o t a l

l o a d c u r r e n t

C T .

R a t i o

R e l a y

c u r r e n t s e t t i n g

M i n M a x M a x M i n p e r

c e nt

p r i m a

r yc u r r e

n t

A 0 . 8 1 1 . 6 2 7 8 4 0 3 9 2 0 5 0 0 4 0 0 / 5 1 5 0 6 0 0 B

1 . 4 1 2 . 2 2 4 5 0 4 2 8 6 0 3 5 0 4 0 0 / 5 1 2 5 5 0 0 C 2 . 3 6 3 . 1 7 2 6 9 4 2 0 0 3 1 7 5 2 0 0 / 5 1 0 0 2 0 0

D 4 . 5 6 5 . 3 7 1 3 9 3 1 1 8 3 7 5 1 0 0 / 3 1 0 0 1 0 0

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S t a r t i n g w i t h t h e r e l a y i n s u b s t a t i o n D f a r t h e r f r o m t h e p o w e r s o u r c e , t h e r e l a y p l u g s e t t i n g m u l t i p l i e r ( P S M ) i s c a l c u l a t e d f r o m t h e

k n o w l e d g e o f t h e m a x i m u m f a u l t c u r r e n t f l o w i n g f r o m t h i s p o i n t a n d t h e r e l a y s e t t i n g S u b s t a t i o n D C T r a t i o 1 0 0 / 5 A

R e l a y u s e d N o r m a l i n v e r s e C u r r e n t s e t t i n g 1 0 0 % i . e . 1 0 0 A M a x f a u l t l e v e l a t s u b s t a t i o n D 1 3 9 3 A

T h e r e f o r e r e l a y P S M 1 3 9 3 / 1 0 0 = 1 3 . 9 3

F r o m t h e n o r m a l i n v e r s e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e r e l a y t h e o p e r a t i n g t i m e o f t h e r e l a y a t 1 3 . 9 3 t i m e s t h e r e l a y p l u g s e t t i n g a n d 1 . 0 t i m e m u l t i p l i e r s e t t i n g ( T M S ) i s 2 . 6 s e c o n d s . T h e r e i s n o r e l a y f o l l o w i n g

r e l a y a t D . S t i l l a s m a l l d e l a y i s r e q u i r e d f o r b e t t e r d i s c r i m i n a t i o n . F u r t h e r f o r e l e c t r o m a g n e t i c r e l a y s t h e c o n t a c t t r a v e l o f t h e r e l a y a t D s h o u l d n o t b e u n d u l y s m a l l s o a s t o a v o i d t h e p o s s i b i l i t y o f t r i p p i n g d u e

t o m e c h a n i c a l s h o c k . S o a T M S o f 0 . 0 5 i s a w i s e o p t i o n . H e n c e t h e a c t u a l t r i p p i n g o f t h e r e l a y a t D i s

0 . 0 5 x 2 . 6 = 0 . 1 3 s e c s

A g r a d i n g m a r g i n o f 0 . 5 s e c i s a d o p t e d i n t h i s e x a m p l e , s o t h a t t h e r e l a y a t s u b s t a t i o n C s h o u l d h a v e a n o p e r a t i n g t i m e f o r f a u l t a t

s u b s t a t i o n D . S u b s t a t i o n C : -C T r a t i o 2 0 0 / 5 A

R e l a y u s e d n o r m a l i n v e r s e C u r r e n t s e t t i n g 1 0 0 % i . e . 2 0 0 A M a x f a u l t l e v e l g r a d i n g l e v e l C w i t h D i s 1 3 9 3 A

T h e r e f o r e r e l a y P S M i s 1 3 9 3 / 2 0 0 = 6 . 9 6 5

F r o m t h e n o r m a l i n v e r s e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e r e l a y t h e o p e r a t i n g t i m e o f t h e r e l a y a t 6 . 9 5 t i m e s t h e r e l a y p l u g s e t t i n g a n d 1 . 0 T M S i s 3 . 6 s e c .

R e q u i r e d r e l a y d i s c r i m i n a t i n g t i m e = 0 . 1 3 + 0 . 5 = 0 . 6 3 s e c T h e r e f o r e t h e r e q u i r e d r e l a y T M S = 0 . 6 3 / 3 . 6 = 0 . 1 7 5

T h e c a l c u l a t i o n s n o w p r o c e e d e d f o r r e l a y C w i t h a c l o s e - u p f a u l t s a t s u b s t a t i o n C . T h e m a x i m u m f a u l t c u r r e n t f o r a f a u l t

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5

j u s t o u t s i d e s u b s t a t i o n C b u s b a r s = 2 6 9 1 AT h e r e f o r e r e l a y P S M = 2 6 9 1 / 2 0 0 = 1 3 . 4 5

N o w f r o m t h e n o r m a l i n v e r s e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e r e l a y t h eo p e r a t i n g t i m e o f t h e r e l a y a t 1 3 . 4 5 t i m e s t h e r e l a y p l u g s e t t i n g a n d 1 . 0 T M S i s 2 . 6 s e c . T h e T M S p r e v i o u s l y c a l c u l a t e d f o r t h e r e l a y C i s 0 . 1 7 5 . T h i s g i v e s a n a c t u a l r e l a y o p e r a t i n g t i m e f o r a c l o s e - u p f a u l t a t

m a x i m u m f a u l t l e v e l . i e 0 . 1 7 5 x 2 . 6 = 0 . 4 5 5 s e c .

T a b l e 3 . 2

T c : - R e l a y o p e r a t i n g t i m e f r o m s t a n d a r d c u r v e f o r t h e g i v e n P S M T a : - r e l a y a c t u a l o p e r a t i n g t i m e

T h e g r a d i n g o f t h e r e m a i n i n g r e l a y s a r e p r o c e e d e d i n s i m i l a r w a y a s i l l u s t r a t e d a b o v e a n d t a b u l a t e d .

F i n a l l y t h e d i s c r i m i n a t i n g c u r v e s o f r e l a y a t s u b s t a t i o n A , B , C a n d D a r e p l o t t e d o n l o g - l o g s h e e t ( f i g ) . T h i s c a n b e d o n e u s i n g a t e m p l a t e o f r e l a y o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c a t T M S o f 1 . 0 . F r o m t h e p l o t i t

c a n b e s e e n t h a t a g r a d i n g m a r g i n o f 0 . 5 s e c h a s b e e n a c h i e v e d .

P r o c e d u r eP r o c e d u r eP r o c e d u r eP r o c e d u r e f o rf o rf o rf o r p l o t t i n gp l o t t i n gp l o t t i n gp l o t t i n g d i s c r i m i n a t i n gd i s c r i m i n a t i n g d i s c r i m i n a t i n g d i s c r i m i n a t i n g c u r v e c u r v e c u r v e c u r v e : -

F o r t h i s p u r p o s e i t i s n e c e s s a r y t o p r e p a r e a t r a n s p a r e n t t e m p l a t e o f t h e t i m e c u r r e n t c u r v e o f t h e r e l a y o n a l o g - l o g p a p e r c o r r e s p o n d i n g t o T S M = 1 . T h e t e m p l a t e i s s o m a d e t h a t t h e o r i g i n o f t h e l o g - l o g p a p e r c o r r e s p o n d s t o 1 - s e c o n d o f t h e c u r v e a l o n g t h e Y - a x i s a n d 1 0 0 % p l u g s e t t i n g f o r 1 - m u l t i p l e P . S a l o n g t h e X - a x i s a s i n

f i g 3 . 2 ( a ) .

R e l a y s e t t i n g

P S M T c T M S T a R e l a y a t D F a u l t a t D 1 3 . 9 3 2 . 6 0 . 0 5 0 . 1 3

R e l a y a t C F a u l t a t D 6 . 9 6 5 3 . 6 0 . 1 7 5 0 . 1 3 + 0 . 5 = 0 . 6 3

R e l a y a t C F a u l t a t C 1 3 . 4 5 2 . 6 0 . 1 7 5 0 . 4 5 5

R e l a y a t B F a u l t a t C 5 . 3 8 2 4 . 1 0 . 2 3 3 0 . 4 5 5 + 0 . 5 = 0 . 9 5 5

R e l a y a t B F a u l t a t B 9 3 . 1 5 0 . 2 3 3 0 . 7 3 4

R e l a y a t A F a u l t a t B 7 . 5 3 . 4 5 0 . 3 5 8 0 . 7 3 4 + 0 . 5 = 1 . 2 3 4

R e l a y a t A F a u l t a t A 1 3 . 0 6 2 . 6 5 0 . 3 5 8 0 . 9 5

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f i g 3 . 2 ( a )A f t e r h a v i n g m a d e t h e t e m p l a t e t h e v a l u e s o f t h e c u r r e n t ( i n

a m p s ) a r e p l o t t e d o n a l o g - l o g p a p e r a l o n g t h e X - a x i s a n d t h e t i m e o f o p e r a t i n g o f t h e r e l a y ( i n s e c o n d s ) a l o n g t h e Y - a x i s . F o r p l o t t i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e r e l a y - D i n t h e a b o v e

i l l u s t r a t i o n , t h e o r i g i n o f t h e t e m p l a t e i s k e p t a t 1 0 0 a m p s a n d 0 . 0 5 s e c s

a n d t h e c u r v e o f t h e t e m p l a t e i s t r a n s f e r r e d o n t h e l o g - l o g p a p e r . S i m i l a r l y f o r p l o t t i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c o f t h e r e l a y - C t h e o r g i n o f t h e t e m p l a t e s h o u l d b e k e p t a t 2 0 0 a m p s a n d 0 . 1 7 5 s e c s a n d t h e t r a n s f e r e d t o

t h e l o g - l o g p a p e r . R e p e a t t h e p r o c e d u r e f o r B a n d A r e l a y s w i t h t h e o r i g i n o f t h e o f t e m p l a t e k e p t a t ( 5 0 0 A , 0 . 2 3 3 s ) a n d ( 6 0 0 A , 0 . 3 5 8 s )

r e s p e c t i v e l y .

D i s c r i m i n a t i o nD i s c r i m i n a t i o nD i s c r i m i n a t i o nD i s c r i m i n a t i o n o fo fo fo f o v e r o v e r o v e r o v e r c u r r e n t c u r r e n t c u r r e n t c u r r e n t r e l a y r e l a y r e l a y r e l a y ssss b yb yb yb y b o t h b o t h b o t h b o t h t i m e t i m e t i m e t i m e a n d a n da n da n d c u r r e n t c u r r e n t c u r r e n t c u r r e n t : -

R e l a y c o - o r d i n a t i o n i n t h e c a s e o f d i s c r i m i n a t i o n b y t i m e a l o n e h a s t h e d i s a d v a n t a g e o f , m o r e s e v e r e f a u l t s a r e c l e a r e d i n t h e l o n g e s t o p e r a t i n g t i m e . D i s c r i m i n a t i o n b y c u r r e n t c a n b e a p p l i e d o n l y w h e n

t h e r e i s a p p r e c i a b l e i m p e d a n c e b e t w e e n t w o c i r c u i t b r e a k e r s . W i t h t h e u s e o f i n v e r s e c h a r a c t e r i s t i c t h e t i m e o f o p e r a t i o n i s i n v e r s e l y

p r o p o r t i o n a l t o t h e f a u l t c u r r e n t a n d t h e a c t u a l c h a r a c t e r i s t i c i s af u n c t i o n o f t i m e a n d c u r r e n t s e t t i n g .

I l l u s t r a t i o nI l l u s t r a t i o nI l l u s t r a t i o nI l l u s t r a t i o n 2222 : -

f i g 3I t i s n e c e s s a r y t o c o n v e r t a l l t h e s y s t e m i m p e d a n c e t o a

c o m m o n b a s e . C o m m o n b a s e u s e d : 1 0 M V A

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p e r c e n t a g e i m p e d a n c e o f 4 M V A t r a n s f e r M V A b a s e

o c o m m o n a s e :

= x

r a t e d 1 0

= x = .

P e r c e n t a g e i m p e d a n c e o f c a b l e b e t w e e n M V A b a s e o a c o m m o n a s e o : = o h m

( K V ) 2

1 0= . x x = .

1 1 2

P e r c e n t a g e i m p e d a n c e o f c a b l e b e t w e e n 1 0 o a c o m m o n a s e o : = . x x = .1 1

p e r c e n t a g e i m p e d a n c e o f 3 0 M V A 1 0r a n s o r m e r : = . x = .

3 01 0

e r c e n a g e m p e a n c e o n e = . x x = .1 3 2 2

B a s e M V A e r c e n t a g e m p e a n c e o s o u r c e = x

F a u l t M V A 1 0

= x = .

T a b l e 1

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8

T a b l e 2

A v o l t a g e b a s e o f 3 . 3 K V h a s b e e n c h o s e n a n d t h e o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c o f t h e h i g h e s t r a t e d f u s e , t h a t i s 2 0 0 A o n t h e o u t g o i n g

3 . 3 K V c i r c u i t i s p l o t t e d o n a l o g - l o g s h e e t . T h e g r a d i n g o f t h e o v e r c u r r e n t r e l a y s a t v a r i o u s s u b s t a t i o n s o f t h e r a d i a l s y s t e m i s c a r r i e d o u t a s

d e t a i l e d b e l o w . A g r a d i n g m a r g i n o f 0 . 4 i s a d o p t e d i n t h i s e x a m p l e

R e l a y l o c a t i o n D : -

R e l a y u s e d : - E x t r e m e l y i n v e r s e c h a r a c t e r i s t i c B a s e M V A

R

e l

a y

l oc a

t i

o n

T o t a l i m p e d a n c e i n

Z p u

F a u l t c u r r e n t i n

A m p s a t 3 . 3 K V b a s e

T o t a l

l o a d

c u r r e n t

a t3 . 3 K V

b a s e

C T .

R a t i o

C T . R a t i o

t o t h e

b a s e o f

3 3 k v

R e l a y c u r r e n t

s e t t i n g

M i n M a x M a x M i n p e r c

e n t

p r i m a r y

c u r r e n t

a t 3 . 3 k v

b a s e

D 0 . 1 0 1 3 0 . 2 7 9 5 1 7 2 6 8 6 2 5 7 7 0 0 2 5 0 / 5 8 3 3 / 5 1 0 0 8 3 3 C 0 . 0 8 1 5 0 . 1 0 1 3 2 1 4 6 6 1 7 2 6 8 1 5 0 0 5 0 0 / 5 1 6 6 6 . 6 / 5 1 0 0 1 6 6 6 . 6

B 0 . 0 0 6 5 0 . 0 8 1 5 2 6 9 1 6 0 2 1 4 6 6 6 0 0 0 1 5 0 / 1 6 0 0 0 / 1 1 0 0 6 0 0 0

A 0 . 0 0 2 9 0 . 0 0 6 5 6 0 3 2 9 2 2 6 9 1 6 0 2 0 0 0 0 5 0 0 / 1 2 0 0 0 0 / 1 1 0 0 2 0 0 0 0

P S M T c T M S T C

R e l a y a t D F a u l t a t D 2 0 . 7 0 . 2 0 . 0 5 0 . 1

R e l a y a t C F a u l t a t D 1 0 . 3 6 0 . 8 0 . 6 2 5 0 . 1 + 0 . 4 = 0 . 5

R e l a y a t C F a u l t a t C 1 2 . 8 8 0 . 4 7 0 . 6 2 5 0 . 2 9

R e l a y a t B F a u l t a t C 3 . 5 8 6 0 . 1 1 5 0 . 2 9 + 0 . 4 = 0 . 6 9

R e l a y a t B f a u l t a t B 4 4 . 8 0 . 2 0 . 1 1 5 0 . 0 2 3 R e l a y a t A F a u l t a t B 1 3 . 4 5 8 0 . 4 3 1 0 . 0 2 3 + 0 . 4 = 0 . 4 2 3

R e l a y a t A F a u l t a t A 3 0 . 1 0 . 2 1 0 . 2

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9

a u t e v e u p t o . u s = u

1 0

=

. + . + . + . + . + . 1 0

= = ..

F a u l t M V A 3 5 . 7 6 a u c u r r e n = =

x a s e x . = 6 2 5 7 A m p s a t 3 . 3 K V

o r 3 5 . 7 6 = = m p s a t

3 x 1 1 1 0

a u t e v e c o s e t o u s = . + . + . + .

1 0= = .

.9 8 . 7 M V A

u o a c u r r e n a . a s e =

= . m p s x .

4 M V A a x m u m o a c u r r e n a . v a s e = = .

x .C T r a t i o a d o p t e d 2 5 0 / 5 A c o r r e s p o n d i n g C T r a t i o t o t h e b a s e o f 3 . 3 K V = 2 5 0 x ( 1 1 / 3 . 3 ) / 5

= 8 3 3 . 3 / 5 A

S o a r e l a y o f 1 0 0 % P . S ( p l u g s e t t i n g ) c o r r e s p o n d s t o a c u r r e n t o f 8 3 3 . 3 A m p s ( 3 . 3 K V b a s e ) .

T h e c a l c u l a t i o n s f o r t h e r e m a i n i n g r e l a y l o c a t i o n s a r e

p r o c e e d e d i n s i m i l a r w a y a s i l l u s t r a t e d a b o v e a n d t a b u l a t e d

C a l c u l a t i o n s w e r e m a d e f o r a l l t h e r e l a y l o c a t i o n s f o r t h e T M S

( t i m e l e v e r s e t t i n g ) i n t h e s a m e w a y a s e x p l a i n e d i n t h e p r e v i o u s e x a m p l e a n d t a b u l a t e d i n T a b l e 2

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1 0

T h e d i s c r i m i n a t i n g c u r v e s w e r e p l o t t e d f o r a l l t h e r e l a y s a t s u b s t a t i o n s A , B , C , D & E o n a l o g - l o g s h e e t ( f i g ) .

I L L U S T R A T I O NI L L U S T R A T I O NI L L U S T R A T I O NI L L U S T R A T I O N 3333

C o o r d i n a t i o n o f o v e r c u r r e n t r e l a y s f o r a n i n d u s t r i a l s y s t e m : -

f i g 3 . 4T h e r e l a y s u s e d f o r p r o t e c t i o n a r e :

i ) f o r m o t o r p r o t e c t i o n ( r e l a y G ) a t h e r m a l r e l a y w i t h h i g h s e t u n i t f o r i n s t a n t a n e o u s o v e r c u r r e n t e l e m e n t

i i ) f o r t r a n s f o r m e r p r o t e c t i o n ( r e l a y H ) o v e r c u r r e n t r e l a y w i t h v e r y i n v e r s e c h a r a c t e r i s t i c a n d h i g h o v e r c u r r e n t e l e m e n t

i i i ) f o r f e e d e r p r o t e c t i o n ( r e l a y J ) a n o r m a l i n v e r s e c h a r a c t e r i s t i c i v ) f o r g e n e r a t o r a v o l t a g e c o n t r o l l e d n o r m a l i n v e r s e c h a r a c t e r i s t i c

w i t h d u a l c h a r a c t e r i s t i c

F o r c o n v e n i e n c e a c o m m o n v o l t a g e b a s e o f 6 . 6 K V c h o s e n a n d s c h e m e f o r r e l a y c o - o r d i n a t i o n r e d r a w n w i t h t h i s b a s e .

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1 1

f i g 3 . 5F u s e c h a r a c t e r i s t i c : - T h e o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c o f t h e f u s e s h o u l d b e

p l o t t e d o n a l o g - l o g s h e e t w i t h a s u i t a b l e s c a l e f o r m a x i m u m f a u l t l e v e l s

o n a c o m m o n b a s e v o l t a g e o f 6 . 6 K V . T a b l e 1

I n d u c t i o n m o t o r : -R a t i n g o f t h e m o t o r = 1 0 0 K W .

F u l l l o a d c u r r e n t = 1 3 9 A m p s a t 4 1 5 V b a s e i e = 8 . 7 5 A m p s a t 6 . 6 K V b a s e

M o t o r s t a r t i n g c u r r e n t ( 6 t i m e s f u l l l o a d c u r r e n t ) = 6 x 1 3 9 = 8 3 4 A m p s i e 5 2 . 4 8 A m p s a t 6 . 6 K V b a s e

S t a r t i n g t i m e = 1 0 s e c s T h e r e l a y m a y b e s e t f o r 1 0 0 % s e t t i n g c o r r e s p o n d i n g t o 9 . 4 3 A m p s a t

6 . 6 K V b a s e i e . 1 3 % o v e r l o a d . T h e t h e r m a l c h a r a c t e r i s t i c o f t h e r e l a y i s

T a b l e 2

O p e r a t i n g c u r r e n t a t O p e r a t i n g T i m e

4 1 5 V B a s e 6 . 6 K V B a s e

7 9 5 5 0 4 0

9 5 5 6 0 1 3

1 1 6 0 7 0 6

1 2 7 0 8 0 3

1 5 9 0 1 0 0 0 . 9

2 7 0 0 1 7 0 0 . 1

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1 2

P l o t t h e a b o v e c h a r a c t e r i s t i c o n t h e s a m e l o g - l o g s h e e t . T h e i n s t a n t a n e o u s u n i t m a y b e s e t a t 1 . 3 t i m e s t h e s t a r t i n g c u r r e n t i e 1 . 3 x 8 4 0 = 1 0 9 0 a m p s a t 4 1 5 V b a s e o r 6 8 . 2 5 a m p s a t 6 . 6 K V b a s e . P l o t t h e s e

i n s t a n t a n e o u s c h a r a c t e r i s t i c a l s o .

T r a n s f o r m e r p r o t e c t i o n :

R e l a y u s e d . V e r y i n v e r s e t i m e o v e r c u r r e n t p l u s i n s t a n t a n e o u s e l e m e n t .

C T r a t i o 7 5 / 5 A . 7 5 0 x 1 0 3

u o a c u r r e n t o t r a n s o r m e r = = . m p s 3 x 6 . 6 x 1 0

T h e r e l a y c u r r e n t s e t t i n g . = 1 0 0 % i e 7 5 A m p s . T h i s s e t t i n g w i l l p r o v i d e a d e q u a t e m a r g i n a n d b e t t e r c o - o r d i n a t i o n w i t h

t h e f u s e

1 0 x 1 0 6

a x a u e v e =

= . m p 3 x 6 . 6 x 1 0 3

R e l a y P S M = 8 4 7 . 7 / 7 5 = 1 1 . 6 R e l a y o p e r a t i n g t i m e a t 1 1 . 6 t i m e s p l u g s e t t i n g a n d 1 . 0 T M S i s

1 . 4 1 s e c s . T h e g r a d i n g m a r g i n b e t w e e n r e l a y a n d f u s e w i l l b e t = 0 . 4 t + 0 . 1 5 s e c

w e r e t = n o m i n a l o p e r a t i n g t i m e .

S o t h e g r a d i n g m a r g i n = 0 . 4 x 0 . 0 1 + 0 . 1 5 = 0 . 1 5 4 ( s a y 0 . 1 6 )

m u l t i p l e s o f c u r r e n t o p e r a t i n g c u r r e n t o p e r a t i n g t i m e

4 1 5 v

b a s e

6 . 6 K V

b a s e

H o t C o l d

1 . 2 5 1 8 7 . 5 1 1 . 7 9 1 4 0 0 5 5 0

1 . 5 2 2 5 1 4 . 1 5 7 0 0 2 4 0

2 3 0 0 1 8 . 8 5 3 0 0 1 0 0

3 4 5 0 2 8 . 3 1 0 5 3 5

4 6 0 0 3 7 . 5 5 5 1 8

5 7 5 0 4 7 . 2 3 3 1 1

6 9 0 0 5 6 . 6 2 3 7 . 5

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1 3

P l o t t h e o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c o n t h e l o g - l o g s h e e t t o t h e c o m m o n 6 . 6 K V v o l t a g e b a s e u s i n g a t e m p l a t e o f t h e v e r i n v e r s e

c h a r a c t e r i s t i c . T h e i n s t a n t a n e o u s e l e m e n t m u s t b e s e t a b o v e t h e m a x i m u m t h r o u g h f a u l t c u r r e n t .

F a u l t M V A o f t h e t r a n s f o r m e r = M V A / Z p u = 0 . 7 5 / 0 . 0 7 = 1 0 . 7 1 4 M V A

F a u l t M V A 1 0 . 7 1 4 r o u g a u t c u r r e n t = = = .

x x .

T h e r e l a y m u s t b e s e t a t 1 . 3 x 9 3 7 . 2 5 i e 1 2 1 8 A m p s . P l o t t h e o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c o n t h e l o g - l o g s h e e t .

F e e d e r p r o t e c t i o n :

R e l a y u s e d = n o r m a l i n v e r s e c h a r a c t e r i s t i c . C T R a t i o = 2 0 0 / 5

T h e c u r r e n t s e t t i n g o n t h i s r e l a y s h o u l d b e b a s e d o n t h e

m a x i m u m l o a d o f t h e 6 . 6 K V b u s , p l u s a s u i t a b l e m a r g i n f o r o v e r l o a d

o n t h e t r a n s f o r m e r . S i n c e n o l o a d v a l u e s a r e s p e c i f i e d t h e r e q u i r e m e n t m a y a s s u m e d a s 1 0 0 %

M a x i m u m f a u l t f o r g r a d i n g = 1 2 1 8 a m p s R e l a y P S M = 1 2 1 8 / 2 0 0 = 6 . 1 R e l a y o p e r a t i n g t i m e f o r 6 . 1 t i m e s P S a n d 1 . 0 T M S i s = 3 . 8 s e c s

T o g r a d e r e l a y J w i t h r e l a y H t h e o p e r a t i n g t i m e o f r e l a y H a t 1 2 1 8 a m p s m u s t b e a d d e d t o t h e f i x e d g r a d i n g m a r g i n o f 0 . 5 s e c .

i e 0 . 1 9 + 0 . 5 = 0 . 6 9 s e c . S o r e q u i r e d T M S = 0 . 6 9 / 3 . 8 = 0 . 1 8

P l o t t h e o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c o n t h e l o g - l o g s h e e t .

G e n e r a t o r :

R e l a y u s e d . T h e r e l a y u s e d i s w i t h a d u e l c h a r a c t e r i s t i c w h i c h c h a n g e s i t s p i c k - u p v a l u e t o 4 0 % o f i t s n o m i n a l p l u g s e t t i n g a n d

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1 4

t h e o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c c h a n g e s f r o m a l o n g I D M T c h a r a c t e r i s t i c t o s t a n d a r d I D M T c h a r a c t e r i s t i c .

C T R a t i o = 5 0 0 / 5 A U n d e r c l o s e - u p f a u l t c o n d i t i o n t h e v o l t a g e a t t h e b u s b a r s d o r p s b e l o w t h e s e t t i n g o f t h e u n d e r v o l t a g e u n i t s , t h e o v e r c u r r e n t r e l a yc h a n g e s i t s c h a r a c t e r i s t i c f r o m t h e o v e r l o a d c u r v e t o t h e f a u l t c u r v e .

T h e n t h e e f f e c t i v e s e t t i n g b e c o m e s ( 0 . 4 x 5 0 0 ) A m p s i e 2 0 0 A m p s w h i c h h a p p e n s t o b e t h e c u r r e n t s e t t i n g o f t h e 6 . 6 K V f e e d e r r e l a y J w i t h w h i c h i t h a s t o g r a d e . S o a s e t t i n g o f 1 0 0 % c a n b e u s e d .

T h e p o s s i b l e f a u l t M V A o f t h e 5 M V A g e n e r a t o r i s

M V A R a t i n g 5 = x = .

X d 1 53 3 . 3 3

o t e a u t c u r r e n t = = .x .

R e l a y P S M = 2 9 1 6 / 2 0 0 = 1 4 . 5 7

R e l a y o p e r a t i n g t i m e f o r 1 4 . 5 7 t i m e s P S a n d 1 . 0 T M S i s 2 . 5 s e c s . R e l a y JJJJ o p e r a t i n g t i m e a t 2 9 1 6 A m p s i s 0 . 3 8 s e c s . G r a d i n g m a r g i n 0 . 5 s e c .

H e n c e o p e r a t i n g t i m e o n f a u l t c u r v e s h o u l d b e 0 . 3 8 + 0 . 5 = 0 . 8 8 s e c s

S o T M S = 0 . 8 8 / 2 . 5 = 0 . 3 5 2

P l o t t h e o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c o f t h e f a u l t c u r v e a n d o v e r l o a d c u r v e o n t h e l o g - l o g s h e e t .

E x a m p l e sE x a m p l e sE x a m p l e sE x a m p l e s o fo fo fo f e a r t h e a r t h e a r t h e a r t h r e l a y r e l a y r e l a y r e l a y c o n n e c t i o n s c o n n e c t i o n s c o n n e c t i o n s c o n n e c t i o n s : :::

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1 5

E a r t h f a u l t r e l a y s p r o t e c t i n g o v e r h e a d l i n e s a r e n o r m a l l y c o n n e c t e d t o t h r e e C T s i n a r e s i d u a l c u r r e n t c i r c u i t . ( f i g 3 . 6 ) .

f i g 3 . 6I n s t e a d o f t h r e e s e p a r a t e C T s o n e o p e n c o r e C T ( C o r e B a l a n c e

C T ) c a n b e u s e d i n n e t w o r k s t h r e e c a b l e ( F i g 3 . 7 ) .

f i g 3 . 7

I n c a s e o f n o n - d i r e c t i o n a l e a r t h f a u l t r e l a y s a c a p a c i t o r a c r o s s t h e C B C T t e r m i n a l w i l l i n c r e a s e t h e s e n s i t i v i t y o f t h e r e l a y . ( F i g 3 . 8 )

T h e s e n s i t i v i t y o f t h e r e l a y c a n b e i n c r e a s e d b y r u n n i n g t h e c a b l e s e v e r a l t i m e s t h r o u g h t h e C B C T . T h e s e n s i t i v i t y w i l l i n c r e a s e t w i c e f o r

t w o t u r n s . ( F i g 3 . 9 )

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1 6

f i g 3 . 8 f i g 3 . 9

T h e s e n s i t i v i t y o f t h e r e l a y m a y b e i n c r e a s e d b y m o u n t i n g t w o C B C T s o n t h e c a b l e a n d C T t e r m i n a l c o n n e c t e d i n p a r a l l e l ( f i g 3 . 1 0 )

I t i s p o s s i b l e t w o p a r a l l e l c a b l e s t h r o u g h s a m e C B C T ( f i g 3 . 1 1 ) . H o w e v e r i f t h e c a b l e s c a n n o t b e a r r a n g e d s y m m e t r i c a l l y , t h e r e i s

a p o s s i b i l i t y o f u n d u e c u r r e n t t o r e l a y . T h i s m a y o p e r a t e t h e r e l a y u n n e c e s s a r i l y f o r h i g h s h o r t c i r c u i t c u r r e n t s .

f i g 3 . 1 0 f i g 3 . 1 1

I n c a s e o f t w o o r m o r e c a b l e s o p e r a t i n g i n p a r a l l e l a n d f i t t e d

w i t h o n e C B C T f o r e a c h c a b l e , i t i s p o s s i b l e t o c o n n e c t a l l t h e C T s i n p a r a l l e l a n d c o n n e c t e d t o t h e s a m e r e l a y ( f i g 3 . 1 2 ) .

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f i g 3 . 1 2

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