GE Entellisys 4.0, Application Manual

35

35

Section 7. Protection

Section 7. Protection

current sensors are required; Entellisys uses the

current sensors are required; Entellisys uses the
same current sensors that are provided in each

same current sensors that are provided in each
breaker cubicle for overcurrent protection and

breaker cubicle for overcurrent protection and
metering functions. The current sensors used in

metering functions. The current sensors used in
Entellisys will permit accurate identification of the

Entellisys will permit accurate identification of the
faulted circuit with as little as 1 ampere difference

faulted circuit with as little as 1 ampere difference
between the pulsed current and the ground current

between the pulsed current and the ground current
on an 800A frame feeder breaker. The pulsing sys-

on an 800A frame feeder breaker. The pulsing sys-
tem can also be operated manually from the HMI

tem can also be operated manually from the HMI
to faclitate location of a ground fault in equipment

to faclitate location of a ground fault in equipment
downstream of the 

downstream of the Entellisys switchgear

Entellisys switchgear..

Zone Selective Interlocking (ZSI) - short time and

Zone Selective Interlocking (ZSI) - short time and
ground fault

ground fault

The Entellisys system provides a zone-selective

The Entellisys system provides a zone-selective
interlocking function similar to that offered in many

interlocking function similar to that offered in many
electronic trip systems. 

electronic trip systems. However

However, the 

, the Entellisys-

Entellisys-

based ZSI system offers significant improvements

based ZSI system offers significant improvements
over

over the traditional 

the traditional method. Its 

method. Its capabilities i

capabilities include

nclude

the following:

the following:

•• Zone-s

Zone-select

elective

ive inter

interlocki

locking for up t

ng for up to four zo

o four zones

nes

or levels.

or levels.

•• Contr

Control of trippi

ol of tripping with time band

ng with time bands as fast as

s as fast as

1.5 cycles.

1.5 cycles.

•• Full functionality 

Full functionality with no 

with no extra wiring o

extra wiring or devices.

r devices.

•• Operati

Operation at any programme

on at any programmed delay for faults

d delay for faults

within a zone of protection.

within a zone of protection.

•• Changing ZSI circuit 

Changing ZSI circuit breaker relations

breaker relationships (tiers)

hips (tiers)

depending on which mains and ties are closed.

depending on which mains and ties are closed.

•• Delay increments of 

Delay increments of 100 ms per level 

100 ms per level to achieve

to achieve

selectivity and maintain good backup protection.

selectivity and maintain good backup protection.

The zones for ground-fault protection are the same

The zones for ground-fault protection are the same
as

as those for 

those for multi-source 

multi-source grounding pr

grounding protection.

otection.

Within each zone and for each different topology,

Within each zone and for each different topology,
the circuit breakers are divided into tiers. Each tier

the circuit breakers are divided into tiers. Each tier
represents the time-delay hierarchy required to

represents the time-delay hierarchy required to
achieve

achieve optimum protec

optimum protection and 

tion and selectivity. Eac

selectivity. Each

h

circuit breaker may be assigned to one of four tiers

circuit breaker may be assigned to one of four tiers
within a zone. The top tier is always labeled tier 0.

within a zone. The top tier is always labeled tier 0.
Next is tier 1, then tier 2, with the last and lowest

Next is tier 1, then tier 2, with the last and lowest
defined as tier 3. Hence, in a simple radial two-tier

defined as tier 3. Hence, in a simple radial two-tier
system, the feeders are labeled tier 1 and the main

system, the feeders are labeled tier 1 and the main
is tier 0.

is tier 0.

For substations that are operated with the tie

For substations that are operated with the tie
normally-open, the tie and the mains could be set

normally-open, the tie and the mains could be set
at

at tier 0. This wi

tier 0. This will allow the 

ll allow the tie and the mains 

tie and the mains to

to

operate at minimum (or set) delay for a fault in their

operate at minimum (or set) delay for a fault in their
zone of protection or feeder set delay plus 100ms

zone of protection or feeder set delay plus 100ms
if the fault is below a feeder. If the substation is run

if the fault is below a feeder. If the substation is run
from one transformer with the tie closed it may be

from one transformer with the tie closed it may be

preferable to set the tie at tier 1 and the mains at

preferable to set the tie at tier 1 and the mains at
tier 0 to achieve tie to main selectivity.

tier 0 to achieve tie to main selectivity.

How short-time ZSI works

How short-time ZSI works

In the Entellisys ZSI model, the highest-level main

In the Entellisys ZSI model, the highest-level main
circuit breaker is labeled tier 0. So in a simple double-

circuit breaker is labeled tier 0. So in a simple double-
ended substation, the mains are each tier 0, the tie

ended substation, the mains are each tier 0, the tie
is tier 1, and the feeders are all tier 2. In the following

is tier 1, and the feeders are all tier 2. In the following
explanation, the terms lower- or higher-numbered

explanation, the terms lower- or higher-numbered
tier indicate in which direction the action is intended.

tier indicate in which direction the action is intended.

Whenever the CPU detects that a breaker in one

Whenever the CPU detects that a breaker in one
or more of the defined ZSI zones has gone into ST

or more of the defined ZSI zones has gone into ST
pickup, it performs the following actions:

pickup, it performs the following actions:

1. Based on the tier to which the circuit breaker

1. Based on the tier to which the circuit breaker

belongs, it sets the short-time delays for all

belongs, it sets the short-time delays for all
breakers with the next-lower tier number to the

breakers with the next-lower tier number to the
short-time delay time of the circuit breaker in

short-time delay time of the circuit breaker in
pickup plus 100ms. Thus a breaker with a tier

pickup plus 100ms. Thus a breaker with a tier
number of 2 sets the short-time delays of the

number of 2 sets the short-time delays of the
breakers with tier number 1. Note that a breaker,

breakers with tier number 1. Note that a breaker,
for example a tie, can reside in multiple zones.

for example a tie, can reside in multiple zones.
However unless a circuit breaker is detecting fault

However unless a circuit breaker is detecting fault
current, it will not trip regardless of tier setting.

current, it will not trip regardless of tier setting.

2. Each circuit breaker whose short-time delay

2. Each circuit breaker whose short-time delay

setting was changed in step 1, sets the short-time

setting was changed in step 1, sets the short-time
delays for all 

delays for all the breakers

the breakers with the next

with the next-lower

-lower

tier number to the new delay, plus 100ms. For

tier number to the new delay, plus 100ms. For
example; each tier 1 breaker whose short-time

example; each tier 1 breaker whose short-time
delay was changed will, in turn, change the

delay was changed will, in turn, change the
short-time delay for tier 0 breakers in the same

short-time delay for tier 0 breakers in the same
zone (or zones) by adding 100ms to its own

zone (or zones) by adding 100ms to its own
delay and making that the new tier 0 delay.

delay and making that the new tier 0 delay.

3. Continue this process of changing the short-time

3. Continue this process of changing the short-time

delay of bre

delay of breakers

akers in the zone wit

in the zone with the next

h the next

lower-tier number until tier 0 is reached. (Tier 0

lower-tier number until tier 0 is reached. (Tier 0
breakers are typically mains.)

breakers are typically mains.)

4. All modifi

4. All modified short-time delays 

ed short-time delays of the breakers

of the breakers in

in

the zone are set to their original values, after all

the zone are set to their original values, after all
short-time elements cool off completely.

short-time elements cool off completely.

It should be noted that the ZSI system never lowers

It should be noted that the ZSI system never lowers
the time delay of a circuit breaker, but only increases

the time delay of a circuit breaker, but only increases
the delays of circuit breakers with lower tier numbers

the delays of circuit breakers with lower tier numbers
than the breaker for which the short-time fault

than the breaker for which the short-time fault
current was identified by the CPU within the same

current was identified by the CPU within the same
zone. The time delay of a circuit breaker is never

zone. The time delay of a circuit breaker is never
increased past a maximum time delay of 400ms.

increased past a maximum time delay of 400ms.

How ground-fault ZSI works

How ground-fault ZSI works

The algorithm for ground-fault protection is the

The algorithm for ground-fault protection is the
same as short-time ZSI, except for multi-source

same as short-time ZSI, except for multi-source