protection lecture updated.pdf

48
02/05/1435 1 NEPCO اكهربل ةكر شينطول Protection  in Electrical System ئر ا مظ ا   و ا أو ا ةز أد NEPCO اكهربل ةكر شينطول و ا مو ود  و  رط خ ر أ عو و    ا تط ا  و.  رطخ ا ر ا اذ  ر أ ن  ل  ز ا تط ا  و ط ا رد    ةرئا د   هر و هرش ا ن  دا و.  ةز وأ رئاو د   تط ا هذ ( ظ أ) ئر ا و ا. لط ا وع و ضار ا   ن  و ا ظ  ئر ا مظ ا   أد   :   ر ا ط ا زو و ل و دو  ل    ط ا:

Upload: mohammadqasimalhamdany

Post on 06-Jul-2018

224 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 1/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Protection

 in Electrical System

ئرا

 اظم

 

 وا

أ

وا ةزأد

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

وا مو

ود و رطخ رأ عوو  ا تطا و.

و اطت از ل ن أر ذا ار اخطر 

 طا

 در

 

 دائرة

 

 وره

 اشره

 ن

 واد

.

.او ارئ(أظ)ذه اطت  دوائر وأزة 

دأ  اظم ارئ ظ او ن  اراض ووع اطل

 :

 ئرا طا زوو لو دو ل  طا:

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 2/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ئرا

 اظم

 

 وا

 أ

1-ئرا طا ةدو ن.

 

.ام اكهبئاتاعطل فيثاح ن-2

 .احظ عى سقارة ام اكهبئ-3

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

1

2

3

5 6

4

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 3/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

اكهبئي

 ام

 حدات

 في

 اعطل

 ثر

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ثر اعطل في حدات ام اكهبئي

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 4/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ثر اعطل في حدات ام اكهبئي

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Auxiliary

Trip Relay

Alarm System

IPCT

IPVT

VT

CT

++

--

110V DC Supply bus wire50V DC Supply bus wire

Main Protective Relay

AC Contact

Timer

وا

 دائرة

 Trip Coilوت

Y

B

إ ادائرة

ا

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 5/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ئرا تا س

س اطل

ال

د زن خر  ظ

إرل اشرة شرة

ز لر لخ ن

زل اطل ن ط أو أر

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ئرا مظا  وا

ار  ال Quick response

اط  ارب Simplicity

 دا

Reliability

 ئاSelectivity

ا

 Sensitivity

دا

Economyوا

 أزة

 خئص

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 6/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Operating timeOf Relay

Operating time ofauxiliary Relay

closing time ofCircuit breaker

0 s

time

[s]Total operating time of protection circuit

ال

 

 را

Speed

ارار اظم

  ن اظم دم ال اطل إ أزا

ل اضرار

إ يدؤ:

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Simplicityاط  ارب

دا

Reliability

را ل وا ز نو نأ

 لاو طض و

 ر

ئرإ ط  لطا و اذإ لش    أن ز او ب أن ون در

 ز وذ نو نأ 

وأن خو دائرة ا  ن اطل

 دوز ا تطا لخ ن نخا  ا ز ةرد  نو

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 7/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

اSensitivity

ئرإ

 ط

 

 اطل

 و

 إذا

 ط

 أد

 شل

 

 ارل

 وم

 أن

 و

أن وم   أوأ اظروف

ئرإ ط  لط إ ب  نأ

K s = If min / Io K s > 1.4 

رة اد-- عوضوا ما إ س  ا ز ل

خدام أزة خص ط  ودد-

-ئخ ر ت ن تو ا ةزأ دوز

   .

 وطا  لو ف

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ئاSelectivity

و

:

 ن دوث اط-  إ  ا ز ةرد.

- لطا ط لز ا طاوا وأ طا رخا.

-اط

 وظروف

 طا

 اظروف

 ن

 ارق

 

 ادرة

.

.ادرة  ارق  إذا ن اطل ضن ؤو أم -

F2

CB1

F1

CB3 CB4

CB2

A B

X

X

X

X

X

X

X X

G1

G2

C

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 8/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

اد

Economics

إن ور ز   ن ل ظرف ن ظروف  دإ د رغ رأ  وا ئرا مظا.

ا روا   با مظا رخا نإ:

- دارا زا وأ ا 

أ ا أو از اراد   اظم ارئ-  ئرا طا عطا رأ ىدو.

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

:از نوا مظو

وا

 وشروع

وا ز

 وي  واد  وا مظ  ا ةدوا و

.أو أر ن ات وات وودات اضط

 ر ب وأ  أد وأ و ب  م(ر وأ )

و ط طق  ز و واد أو و أزة 

ن

 و

 واب

 د

 

 

 ون

.او اض أو:م  دة ب دأ ال ل

ا . طا رغ فرظا بو:

ضرا لطا وأ  .... .او ن ارع ار

 و دة م ا ظأ ن و  قط ط و

 ل  دارا ةدا:

رغو  شا وأ   وشروع  اول شروع  اود

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 9/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا ةزأProtective relays

ف أزة

 ا

(.روط)رت :-ب ارب  -ر تر(ورإ.)

  ا ا ب:-را تر.

 -طوا

 رت

.رت ارد- رت ادر-  - .....رغو

ئرا ةرئادا  و ب

-ئادا ةزأ(Fuses, MCB’s)

-و ةزأ(Protec. Relays)

ئخ ب-دإ

-دإ -ر

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Current Relaysرت ار

رت او ن ارع ار

Over Current Relays (OCR)

ا

 ار

 رت

Deferential Relays

رت ار و ن  دم ازان

Unbalance Relays

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 10/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Current Relaysرت ار

ئادا

 ارت

- إ ةزأ أ إ ج VT’s CT’s DC P/S

- ط ن ةرادا ر ل  ل و.

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Current Relaysرت اروا ترا

L

l

-+

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 11/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

a

 b

a

 b

c

d

e

I

1

2

a

 b

c

d

1

2

I

a  bc

e

1

2

a

 b

c

d

I

اشل ا   رت ار

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

اشل ا   رت ار

Current

taps

Induction

disk

Lagging

coil

Timing

dial

Braking

2 4 6

 1  

  

 2  

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 12/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

اف

Stopper

ازان

 ذراع

زرك

ات

ار

 رل

 ل

 دأ

=

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

زا صئخا ب را تر ف

X In

Sec.

دا

Sec.

X In

دا 

Sec.

X In

ظ

X In

Sec.

ر

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 13/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

 ارت اظ م اول  زن اخر اب خدامز تؤ

S

T

BK 

L

Nk 

l

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

T

4L

2

1

دأ ل ارل اراري  ن زدة ار

 ز:ئ

 ادي

ئ:رارا رد ضخا د إ ل دإ ن 

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 14/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

l

N3i0=iR +iS+iT

IR  IS IT

TI0>

L

رت ا ن  دم ازان

 ودم ل ال ضرا برا تار ن 

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

U

+

Sig

  طوا ترVoltage Relays

UVR 

OVR 

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 15/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Solid State Relays

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Solid State Relays

Signal Processing:

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 16/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Solid State Relays

Comparison Element:

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

If 

0 0.5 1

U ph

U

 = % of coil length

ا را ترDeferential Relays

Why?

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 17/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

K  Lاز اراد

3

K L

k l lk 

i2i1

id=i1- i2

i1 i2

+

Sig.

1 2

I1 I2

ا

 ار

 رت

Deferential Relays

 ا أد  ل(را)ارا ن

 اراد

 از

 ن

 رخاو

 خادا

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

K L

از اراد

3

K L

k l lk 

i2i1

id=i1- i2

i1 i2

+

Sig.

1 2

I1 I2

ا

 ار

 رت

Deferential Relays

:  دم وود طل

I1 = I2  , i1 = i2  & id = i1  –  i2

If i1 = i2  then id = 0

:  اطلI1  I2  , i1  i2  & id = i1  –  i2 0 

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 18/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

K  Lاز اراد

3

K L

k l lk 

i2i1

id=i1- i2

i1 i2

+

Sig.

1 2

I1 I2

ا را ترDeferential Relays

   ةد ط م  كذر وز ث دأ ال د رور

(10%- 40%)ا

 ز

 ا

 ار

 

 ن

.

Actually i1  i2 : 

- Vector group of protected Tr.

- n1 n2

- Outside S/C.

- Prim. Curr. of Protected Tr.  Sec. Curr.

- Protected Tr. Have ON Load Tap Changer.

Relay (3) isn't instantaneous relay

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

i

CT2

CT1

IPVT1

IPVT2

MT

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 19/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ضا لرا

CT1 CT2

CT3

IPVT2

IPVT3

IPVT1

U1U2

U3

YY

d

Yy0

Yd5

Yd5

Yy0

Yd5

I1 I2

i1

i1’

i3’

i2’

i3

i2

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

n=5 1

0I

iCT’s Characteristics

5In

Point of 

saturation

10In

n=102

n=20 3

20In

I

Unbalance Current

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 20/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

K  LK L

k l lk 

i2

i1

id = i1- i2=0

i1 i2

1

5

3

2

4

+

is=1/2 (i1+ i2)

ذك د ن رل ار و رل ازان

اشل

 

 وح

 

 رل

 أو

Differential Coil

Stabilizing Coil

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

A

idl

is

iop

iop min

 ال ط

i2op = i2

op min + K 2s i2s

K s = tg K sل ات 

MMF I2

iS = 0

F in spring

Unbalance current

Operating Characteristics

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 21/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

K  LK L

k l lk 

i2

i1

2i = i1- i2

i1 i2

1

5

3

2

4

+

0= (i1+ i2)

I1I2

د وود طل  از ا  ذ ن اطرن ون رات

اشل

 

 و

 

 ارات

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ئرا نازا تر

طورا

 اوى

 خل

 ن

 

 شرة

 ارات

 ر

 دأ

 

 ل

is=1/2(i1+i2)

id= i1 - i2 

ا زا

TS

Td

i1 i2

I1 I21

2

3 4

Principal of electrical Balance Relay

5

+ Closing

Opening

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 22/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Moment I iop = iop min + K s is

K s = tg  K S &  = f(N2 of TS or   R)

 Not applicable

characteristics

Unbalance current

Operating Characteristics

 Non linear resistance or EMF

In stabilizing circuit

A

B

a  b

idl

In xIn is

iop

 

iop min

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

I1

I2

I>

i1 i2

i1  –  i2

id = i1  –  i2N2

N2

Ns

Ns

NdNi i2

i2

d

s

i

s

Protec. Element

Magnetic Balance Relay

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 23/48

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 24/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

1

4

3i

ir  I

iu

2

u

ur 

ر ا غ  ف ن 

 

 د

 زم

 ر

 رك

 و

.ادرة

Mr = K Ur ir Cos(r + ) - Mm

ازم ال اؤر  او ار – :Mrث 

 r – او

 طوا

 ن

 وازا

.

  – ر

 خادا

 وازا

. K   – را

 رب

 

 د

 ت

. Mm – موا ا مزا( كرزا  .وغر....اك

Mr = 0  or >0 or <0 Depends on (r + )

To be Operate  K Ur ir Cos(r + )  Mm 

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

1

4

(ارت ا)وت رت ادرة 

3

i

ir  I

iu

2

u

ur 

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 25/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

1

4

3i

ir  I

iu

2

u

ur 

M = k

i

u

sin 

i  I u  U

i

u

iu

I

uIu

U

i = u M = k 1 IU sin(u - )

u = 90 - M = k 1 IU cos( + )

If P = IU cos ( + ) M = k 1 P

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

P = IU cos ( + ) + (U/2)2 + (I/2)2  - (U/2)2 + (I/2)2

P = (U/2)2 + (UI cos( + ))/2 + (I/2)2  –   (U/2)2 - (U/2)2 cos( + ))/2 + (I/2)2 

P = U/2 + I/2 2  - U/2 - I/2 2

U

I

|U + I|2 |U - I|2

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 26/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

U

|U + I| |U - I|

U

|U + I| |U - I|

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا لشا   ئر نو  لضأ تا حرطو عو ر نإ:

iu + ii iu - ii

ii

iu

U

ir 

Electrical Balance Relays ئرا نازا لر ل أد

Tr 1Tr 2

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 27/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

iu + ii iu - ii

ii

iuU

ir 

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ئرا نازا لر ل أد

iu + ii iu - ii

ii

iu

U

ir 

IDC  (iu + ii)IDC  (iu - ii)

ir =  iu + ii  -  iu - ii  

ارل

 ن

 د

 ورإ

 دائرة

 خدم

 ا

 را

  Rارت

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 28/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

iu - ii

 iu + ii  -  iu - ii  

ii

iu

iu + ii iu + ii  -  iu - ii  

iu

ii

Lagging iu by  

<

Power Direction in the

opposite Bus Direction

<

If the P. Direc. Be changed

The polarity of ir changed

 M will change its direction

اراف ن ارات

iu - ii

180 

Power Direction assame as Bus Direction

iu + ii

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

1

4

3i

ir  I

iu

2

u

ur 

ر ا غ  ف ن   د مز ر كر و

.ادرة

Mr = K Ur ir Cos(r + ) - Mm

 ث

:Mr – ار

 او

 

 اؤر

 ال

 ازم

 r

 – او

 طوا

 ن

 وازا

.

  – ر

 خادا

 وازا

. K   – را بر  د ت. Mm – 

 ازرك )ازم ا اوم .وغر....اك

Mr = 0  or >0 or <0 Depends on (r + )

To be Operate  K Ur ir Cos(r + )  Mm 

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 29/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Total Operating Power : Ur ir = Sr [VA]

Sop = Mm / K  Cos(r + ) 

The relay will be very Sensitive

If   r + = 0  because of   Sop = Sop min

 - Angle between Ir & Ur During Fault time

To be operate with max. sensitivity Should 

r + =  

&Mm = min

Above conditions obtained by Changing using reconnections

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

In this case : r =  +   - New angle obtained by reconnections on the Relay terminals

Reconnections can be made by connecting the current circuit on

One phase wile the voltage circuit on the other phase, also by mixing

 phase & line voltages & currents together.

=0

Ir Ur 

0

Ir Ur 

0

30

= - 30

Ir 

Ur 

0

90

= - 90

>0 , Lagging <0 , Leading

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 30/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

خادا

 وازا

 

 ا

 وا

 إخر

 اوول

 ن

 

 ا

   وغ   ذه ارأر   د أي زاو طل وغر

ا عاو:

  +  = 90 (VAR)   Q - relays

Depending on it’s construction these relays can be divided into : 

- Induction relays,

- Electro dynamic Relays,

- Electrical Balance Relays.

+  = 30 - 180 (VA)   S - relays

+  = 0 (W)   P - relays

+  = 180  Reverse Power relays

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا ترا صئخ

  ا ترا صئخ  رؤ ا ا را:

-خادا وازا()ما ذخو(0, 30, 45, 60, 80, 90, 180) أ د ز نوو

(0 or 90)و  اب()ازاو ا ن طر اول-

 واوط اوو   ارل و ازاو ن اوط ا د ار  ارل

-  وو اخط ن ات ا وات ا ااخط ازاوي

وؤد

 ارل

 إ

 خادا

 ات

 دى

 ارى

 ا

 و

 

 إوا

 طا

 وا

 

 

 

 اخرى

 ا

 

 

 ون

 اذي

-را لخد ا ا ما)110 Or 1103 V )أو(  1 or 5 A )و  ادة   

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 31/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا ترا صئخ

ال

 ازخئص

 اخئص

)P - j Q  اوى

 

 ط

(  

 jQ

P

 jQ

P

 Not

Operate

=45o

=0o

Error Boundary when U=100% Un

Error Boundary when U=K 1% Un K 1<100%

Error Boundary when U=K 2% Un K 2< K 1

Theoretical Characteristic

Min. op. Power

Actual char. Little bet

deff. From ideal one.

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

A  Theoretical setting valueG  Nominal value relay.

Error Boundary when U=100% UnError Boundary when U=K 1% Un K 1<100%

Error Boundary when U=K 2% Un K 2< K 1

Theoretical characteristic

 = 0

P

 jQ

AG

Actual oper.Char.

of Direc. P Relay

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 32/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

 = const.

Operate

 Not OperateVoltage

U

Iop

Operating Characteristics of Directional relay as Iop = f(U)

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

0

30

6090120

150

180

150

6090120

30

Theoretical

 Characteristic

Reference

 Phase

Direction of 

 non reference

 value

Error Boundary when 100% Reference value Error Boundary when K 1% reference value

Oper. Char. of Direc. relay in polar system = 30 

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 33/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Operating Characteristics of Directional relay as Uop = f(I)

1 2 3

Operate

 Not Operate I

Uop

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Time Characteristics of Directional relay

P

t (s)

 Nom.

 power 

Set

 point

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 34/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Top.

P

ts or min.

Time Characteristics of Directional relay

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا تراDistance Relays

LTL >> No of TL Supplies >> Complex form Of TL >>

Geographical & Natural Conditions become more Difficult

Probability of Faults becomes more & more

request the protective relays to have a high speed to eliminate the

faults as quick as possible.

0.20.40.60.811.2 1.210.80.60.40.2

Solution: top<< as Lfault <<

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 35/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

G G

A B C D

F1 2 3 4 5 6

Uf Uf 

  ا تراDistance Relays

UopUop

Old Criteria : top 

  U

Disadvantages:- U = f(ZL, If )  top>> as If  >>

- Zfault >> so U >>  top >>

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

LiLu

U

i

ا ا ل أد

u = cu1 USC i = ci1 ISC Fu = cu2 u2 Fi = ci2 i

2

Fu Lu= Fi Li cu u2 = ci i

2(u/i)2 = ci/cu = k 1

2

u/I = cu1 USC/ci1 ISC= c Z  Z = k 1/c = K

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 36/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

SC

Z0 = K

Z = k 1/c = KR 2 + X2 = K

R arc

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

U

i

k i

ا ا ل أد

u –  ki 2 = i2 z = u/i z –  k 2 = 1 

It’s a vector has ohm character  

If the angle between k & z is  then : z2  –  2zk cos + k 2 = 1

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 37/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

z2  –  2zk cos + k 2 = 1

sc

Z = Kz

Z

2

  – 

 2ZkK cos

 + (kK)

2

 = K 

2

kK sc

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

K  sc

For k = 1 Z2  –  2ZK cos + K 2 = K 2

 رة ن دائرة ر ط ال و ل خئص  اخئص

MOH Relay

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 38/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا ا ل أد

K=0 1

iU-k i

|u-k i| |i|+

Sig.

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

New Criteria : top  (U, 1/If )

ا تراDistance Relays

top = K U/If = K Zline

Zline = Z1 * L & U = I * Z1 * L

These Relays called : Impedance  or Distance  Relays

Impedance of

length unit

Distance

R - FVoltage where the

Relay build in

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 39/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ل

 ودأ

 وت

ا لرا

+ +

+ -

-

-

S D M F

T

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

t (s)

L (Km)

t4

t3

t2t1

L’1L’2 L’3

ا ترا صئخ

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 40/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا تراDistance Relays

Utr  >> & Ltr >>

Protective Distance >>

Ptr >>

Znor. Cond.  or ZO/L  Zop 

Operating Conditions  Zline < Zset

و طا ا س أد  ل ا ترا

ط   ةرادا ر ن را  ةرد د م.ارء واظروف اط أو ظروف ال زائد

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا تراDistance Relays

ذا أح ن ز

 

 اواب

 ا

 ا

 رد

 

 ل

 أن

 ن

 إ

 وا

 

 وب

 ل

 ب

 واز

 س

 أن

 ا

 ا

 ل

س

.

B

A

B’

A’

 jX

ZL between A & B

R arc + R f.point

At ideal cases relay

Should operate, if the

measured impedance

Less than A-B &   s

s : S/C angle of faulty line.

To be relay operated correctly for any fault happened

a long A - B it should has the characteristics above.

But when S/C accurse there is

an additional ohm resistance

Added to the line impedance.

Because of S/C arc.

S

ZS

Zn

At normal cases   0

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 41/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا تراDistance Relays

 خف ازاو ن اوط وار ك إ خف ظر

ا

 وا

 أزة

 ف

 م

 و

 ا

 ال

 و

 

:

او ا  از

Us/Is = Zs

ام از

Impedance

Us/Is Coss = Zs Coss = R s  Resistive

Us/Is Sins = Zs Sins = Xs  Reactance

Is/Us= 1/Zs = Ys  Admitance

Is/Us Coss =Ys Coss = G Conductance

Is/Us Sins =Ys Sins = B Suseptance

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا تراDistance Relays

أط أواع ذه ازة و

(Impedance Relays)

  ن وط ور 

 واز   و.

 Zop = const.

Line

D

D

 jX

R Zop

If Z < Zop Relay will Operate

Because of Z not f() so

This type of relay need

Directional unit, D - D

Making new reconnections on the relay terminals,

the circle can Be moved left, up, right or down.

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 42/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا تراDistance Relays

 jX

Zo

 

Line

Zop

s

Zo = Zop min

Zo = Zop Cos(s - ) 

 = f()

According to internal angle in the relay () Which

determine Zop.min we can draw the following char. 

This type of relay need

Directional unit, D - D

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Zo = Zop Cos

s = R op = const

For  = 0

ا تراDistance Relays

Changing internal angle ()

We'll obtained deferent

Kinds Of Characteristics

 jX 

R  

D

D

R 0

R op

Line 

s

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 43/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Zo = Zop Sin s = Xop = const = 90

ا تراDistance Relays

 jX 

R  

Xop Zop

Line 

s

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

إن ازة ا ل  دأ س او ودت

طت

اوب كرا مزا ل ن ذإبا

:

MHO Relays

Line 

S

Zop

 jX 

R  

=45

1/Zop * ( Cos (s - ))

ذه ا  دائرة طر   ور

 راد واز ا تادا(.)

= 45ود رت   ل ال 

Relay will operate when Z < Zop 

 No need directional unit

for this type of relays

This Relay Called MHO

Relay as an Opposite of

OHM Relays.

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 44/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

MHO Relays

 jX

Line

S

=0

Conductance Characteristics

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

 jX

Line

S

=90 

Reactance Characteristics

MHO Relays

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 45/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا ضوا ن رو ا ةزأ صئخ ن فدو

ا لشا   صئخ تر جإ م:

MHO Relays

S

 jX

Zop

ZS

Zop

 jX 

R  

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

ا ز  سا ةدو ل  ئرا سوا و رأ

  ـ ئرا سوا و  رد  زا تاوا ب: 

R a = 28700/(I1.4) /m

  خذ ن ار ات ن وال خطوط ال و ر ار  (0.5 - 5)ن و اوس   ادود

إ  (5 –  50)ود ول طور  ارض ل  أوأ اظروف

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 46/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

إ و   ث ظر د ار وأ ط تاذ وا هذو

 ئطخ

 

 ارل

 در

 ون

 و

 ال

 و

 إ

. را د ل ا صئخا فخ رأ فخو

For Impedance Relays

R a

ZSZm

 jX 

R  

For MHO Relays (R)

R aZS

Zm

 jX 

R  

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

For MHO Relays (X)

R a

Zm

ZS

 jX 

R  

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 47/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Impedance Relays

R a

Zm

ZS

 jX 

R  

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Resistance Relays

R aZS

Zm

 jX 

R  

8/17/2019 protection lecture updated.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/protection-lecture-updatedpdf 48/48

/05/1435

NEPCO

لوطنيشركة لكهربا

Inductance Relays

 jX 

R aZS

Zm

R