Generator Protection

GENERATOR PROTECTION Presented By 

 JOYOTOSH KUMAR DEY  Sr. Superintende S uperintendent nt (Operation) 

BTPS  NTPC Limited 

er  Classification of  Ge ne  rator rator ator p rot  e ctions prot  rot e  ctions



Class  A rot e  ctions A P rot  e ctions



Class  B P rot  rot e  ctions e ctions

Int egrat ed

Boile r Lockout

P rot e ctions

Turbine Trip Re lay

Ge ne rator Lockout  86GT

TLR FCB Contact 

86T

2/37

86B 86Y 

86G

2/32

Protection Against Insulation Failure    

Diff e re ntial

P rot ec  tion Int er  -turn Fault  P rot e ction S  Stator tator Earth Fault  P rot ec  tion Rotor Earth fault 

Diff e re ntial

P rot e ction

Equipme nt to be  prot e ct ed  CT-1

CT-2

Dire ction

of  P owe r Flow

Re lay Coil

Protection Against Insulation Failure Differential Protection      

Ge ne rator Diff e re ntial (87 G)  Transforme r Diff e re ntial (87 T) Re strict ed Earth Fault  (87 REF) U AT Diff e re ntial (87 UT A & 87 UTB) Ove r He ad Line Diff e re ntial (87 L) Ove rall Diff e re ntial (87 GT)

Transforme r REF P rot e ction X ER

CTs

REF

Back-Up Earth fault 

Protection Against Insulation Failure    

Diff e re ntial

P rot ec  tion Int er  -turn Fault  P rot e ction Stator Earth Fault  P rot ec  tion Rotor Earth fault 

Protection Against Insulation Failure Stator Earth Fault Protection  

80% Earth Fault  P rot ec  tions 100% Earth Fault  P rot ec  tion

Protection Against Insulation Failure    

Diff e re ntial

P rot ec  tion Int er  -turn Fault  P rot e ction Stator Earth Fault  P rot ec  tion Rotor Earth fault 

Prot e ction

Against  Abnormal Running Conditions

            

Ove r-voltage Prot e ction Unde r Voltage  Ove rload Prot ec  tion (51G) Low Forward Powe r ( 37 G) Re ve rse Powe r ( 32 G)  Anti Motoring Prot ec  tion ( 32 Y T) Pole Slipping (98 G + 95 G ) Loss Of  Fie ld (40G) Negative Seque nce Prot ec  tion (46 G) GT Ove r Fluxing (99G) Back--up Impe dance ( 21 G) Back Back-up Prot ec  tion Local Bre ake r BackPole Discre pancy Prot ec   tion

WCD WCD WCD ZTO  Y  Y CGF

 Y CG

Ge ne rator Transforme r Prot e ction       

Diff e re ntial Prot e ction

REF Prot e ction Ove rfluxing Prot e ction Back--up Earth Fault  Prot e ction Back Oil & Wdg Te mpe rature Prot e ction Buckholtz Prot e ction PRV Prot e ction

U AT PROTECTION     

Short  Circuit  Prot e ction Ove rload Alarm Diff e re ntial Prot e ction Oil & Wdg Te mpe rature Prot e ction Buckholtz Prot e ction

Low  / Re ve rse Powe r Prot e ction

CT

Dire ction

of  Powe r Flow

Powe r

Re lay

Charact e ristics of  Loss of  Fie ld +X 

Locus of  Impe dance  Re lay Impe dance locus

-R

+R

Xd/2=Z1

Xd = Z2

Locus of  Loss of  Fie ld

Offse t: Xd/2 ( transie nt  Re act .) Circle Dia: Xd ( Synchronous Re act .) Charact e ristic angle : 60 to 85 degree s

-X 

K1=0.845, K2=3.5, K3=0.5, K4=3, K5=18.6, Alarm=2 Sec, Trip= 10 Sec (Z1=K3+K4=K2) ( K1*K5=Z2)

Charact e ristics of  Impe dance  3 Phase faults & Normal Conditions

+X 

2 Phase & 1 phase  faults

-R

Locus of  Impe dance  Re lay Zf 

Impe dance locus

Zr

+R

Charact e ristic angle : 60 to 85 degree s

Locus of  Loss of  Fie ld K1=6, K2=1 Timer Stage-1=2.5 Sec for Unit Trip, Timer Stage-II=3.0 Sec for Unit Trip Setting is thus Zf=K1*K6*1.15. reverse=0.25 Zf, MTA 75 Degrees

Pole Slipping 





 

Dire ctional

prot e ction

Unit  with angle be twee n 50 to

75 degree s Blinde r Unit  with angle be twee n 50 to 75 degree s Re ve rse re sistive re ach se tting be twee n 0.25 Ohms to 32 ohms for Blinde r Unit  Ove rcurre nt  unit  Time de lay Unit 

Locus of  pole slipping Blinde r

Dire ctional

Locus of  Pole Slip

Load  Are a

-RS Ope rat e  Ele me nt  B

Ope rat e  Ele me nt   A & T

Re strain

Locus of  Loss of  Fie ld I=5.2 Amps, Timer 52.5 ms, Angle=75 Deg, Rs=3.156 Ohms

Pole Slip

Re lay Ope ration

Crit er  ia:1. Ove rcurre nt  Ele me nt  should ope rat e  2.

Dire ctional

Ele me nt  A should ope rat e which initiat es  time r of  60ms

3. Aft e r e lapse of  time r time Blinde r e le me nt should ope rat e 

+220 VDC

-220 VDC O/C

B-1

 A-1

Time r T T-1

B-2

To TRIP

There Occurs a fault, then the current should halt. Otherwise the fault current would increase, and the service continuity decrease. But the relay acts Quick, and the circuit breaker trips The Faulty part is disconnected, and the power system is protected.

Thank you Mr. Switchge ar,  because of you there is little fear.

Capability Curve of  Ge ne rator MW

MVAR

0 -74 210 -18 an(thetha) 1.310194 Thetha 75.03838

Modifie d Le ns Charact e ristic

CH-1

CH-3

CH-2

Charact er  istic angle : 60 to 85 degree s