Coordinated Power Systems Protection
COORDINATED POWER SYSTEM PROTECTION
Purpose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1 1-1
Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2 1-1
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3 1-1
Electrical power systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4 1-1
Design procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5 1-1
CHAPTER 2. ELECTRICAL POWER SYSTEM OVERCURRENTS
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1 2-1
Normal current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2 2-1
Overload current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3 2-1
APPROVED FOR PUBLIC RELEASE: DISTRIBUTIONS IS UNLIMITED
Short-circuit current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4 2-1
Ground-fault current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5 2-1
Sources of short-circuit current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6 2-2
Time variation of short-circuit current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7 2-3
Symmetrical and asymmetrical short-circuit current . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8 2-5
CHAPTER 3. OVERCURRENT PROTECTIVE DEVICES
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1 3-1
Motor overload relays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2 3-1
Fuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3 3-1
Motor short-circuit protectors (MSCP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4 3-3
Circuit breakers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5 3-3
Protective relays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6 3-9
Automatic reclosing devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7 3-10
CHAPTER 4. PROTECTIVE DEVICES COORDINATION
General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1 4-1
The coordination study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2 4-1
Primary and medium-voltage coordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3 4-3
Low-voltage coordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4 4-5
Ground-fault coordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5 4-5
Coordination requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6 4-6
Maintenance, testing, and calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7 4-7
Example of phase coordination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8 4-7
Example of ground-fault protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9 4-23
CHAPTER 5. ELECTRICAL SYSTEM PROTECTION TECHNIQUES
Generator protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1 5-1
Transformer protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2 5-6
Conductor protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3 5-15
Motor protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4 5-20
Bus and switchgear protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5 5-29
Ground-fault protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6 5-34
Miscellaneous equipment protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7 5-44
Appendix A. REFERENCES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-1
Appendix B. TYPICAL PROTECTIVE DEVICE SETTINGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-1
Appendix C. TYPICAL TIME-CURRENT CHARACTERISTIC CURVES . . . . . . . . C-1
Appendix D. TYPICAL DEVICE AND EQUIPMENT RATINGS . . . . . . . . . . . . . . . . D-1
Appendix E. PARTIAL RELAY DEVICE NUMBERS LIST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E-I
Appendix F. REPRESENTATIVE PROTECTIVE DEVICE OPERATING TIMES . . F-1
Appendix G. COORDINATION EXAMPLES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G-1
Appendix H. COMPUTER SOFTWARE APPLICATIONS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H-1
BIBLIOGRAPHY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bibliography-1
GLOSSARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Glossary-1
See detail : Coordinated Power Systems Protection

INTRODUCTION
As test equipment becomes more sophisticated with better features and accuracy, we risk turning our field personnel into test-set operators instead of skilled field service technicians. A test-set operator connects the leads, pushes the buttons, and records the results, hoping the numbers he records are good. A test technician connects the leads, pushes the buttons, and records the results. However, the test technician understands what the test set was doing while all the lights were flashing,
Protective Devices


