Toshiba GRD110, Manual

GRD110

4

PROTECTION FUNCTIONS 

Phase Fault Overcurrent Protection 

Models GRD110-400, 420, 500 and -520 can provide 

two or three phase overcurrent protection. Each provides 

four  independent  overcurrent  thresholds.  The  first 

and second thresholds may be set for inverse time or 

definite  time  operation.  If  inverse  time  is  selected, 

then  any  one  of  nine  curves  may  be  chosen, 

including  IEC  and  IEEE/  ANSI  standard 

characteristics.  Further,  user  configurable  curve  is 

available, if required. See Figure 1. 
The  first  and  second  thresholds  have  a 

programmable  reset  feature,  selectable  for 

instantaneous, definite time or dependent time reset. 

This feature can be used to protect against flashing 

fault  conditions,  or  to  grade  correctly  with 

electromechanical overcurrent relays. 
The  other  overcurrent  thresholds  may  be  set  for 

definite  time,  or  instantaneous  operation.  These 

elements  are  immune  to  the  effects  of  transformer 

magnetising inrush and dc offset transient over-reach. 
All  elements  can  be  inhibited  by  binary  input  signals 

for  operation  in  blocked  overcurrent  schemes  and 

busbar zone blocking protection. 

Earth Fault Protection 

The standard earth fault protection is available in all 

models,  and  provides  four  independent  overcurrent 

thresholds. Protection functionality is the same as for 

the  phase  fault  elements,  only  with  more  sensitive 

current thresholds. 
For  models  GRD110-110,  400  and  -500  the  earth 

fault  quantity  is  measured  directly,  either  by 

connecting the input in the residual circuit of the

㩷

phase 

CTs,  or,  as  is  recommended  for  more  sensitive 

settings,  using  a  dedicated  core  balance  earth  fault 

CT. For model GRD110-420 and -520, the standard 

earth  fault  quantity  is  derived  internally  from  the 

residual sum of the three phases. 

Sensitive Earth Fault Protection (SEF) 

GRD110-110,  420  and  -520  provide  earth  fault 

protection  with  more  sensitive  settings  for  use  in 

applications  where  the  fault  current  magnitude  may 

be  very  low.  A  2-stage  overcurrent  function  is 

provided,  with  the  first  stage  programmable  for 

inverse  time  or  definite  time  operation.  The  second 

stage provides definite time operation and runs after 

operation  of  the  first  stage.  Three  additional 

overcurrent  thresholds  are  provided,  each  with  a 

definite time delay. 
The  sensitive  earth  fault  element  includes  a  digital 

filter  which  rejects  all  harmonics  other  than  the 

fundamental power system frequency. 
The sensitive earth fault quantity is measured directly, 

using a dedicated core balance earth fault CT. 
This input can also be used in transformer restricted 

earth fault applications, by the use of external metrosils 

and setting resistors. 

Phase Undercurrent Protection 

Protection against loss of load is provided by the phase 

undercurrent protection. Two independent thresholds 

are provided, each with a programmable definite time 

delay. 

Thermal Overload Protection 

The thermal overload feature provides protection for 

cables and other plant against the effects of prolonged 

operation under excess load conditions. A thermal replica 

algorithm is applied to create a model for the thermal 

characteristics  of  the  protected  plant.  Tripping  times 

depend not only on the level of overload current, but 

also  on  the  level  of  prior  load  current,  the  thermal 

replica providing ‘memory’ of previous conditions. 
The thermal characteristics of the system are defined 

by entering settings for full load current and thermal 

time constant. The GRD110 issues a trip according to 

the  ‘cold’  and  ‘hot’  curves  specified  in  IEC60255-8 

(see Figure 2), to prevent the protected system from 

exceeding its thermal capacity. The cold curve tripping 

times are applicable when the system is first energised, 

while  the  hot  curves  are  relevant  when  the  system 

has  already  been  carrying  some  prior  load  for  a 

period of time. An alarm output is also available to 

give  early  warning  of  high  load  current,  set  as  a 

percentage of thermal capacity. 

Negative Phase Sequence Overcurrent 

Protection (NPS) 

NPS  protection  can  be  used  in  applications  where 

certain  fault  conditions  may  not  be  detected  by  the 

normal  phase  and  earth  overcurrent  protections,  for 

example, in the case of a relay applied on the delta 

side  of  a  delta-star  transformer,  to  detect  an  earth 

fault on the star side. Alternatively, NPS can be used 

to  protect  a  three  phase  motor  against  the  severe 

overheating  which  results  from  operating  with  an 

unbalanced supply. 
Two independent thresholds are provided, each with 

a programmable definite time delay. 

Broken Conductor Protection 

The unbalance condition caused by an open circuited 

conductor is detected by the broken conductor protection. 

An  unbalance  threshold  with  programmable  definite 

time delay is provided. 

Circuit Breaker Fail Protection (CBF) 

Two  stage  CBF  protection  provides  outputs  for  re-

tripping  of  the  local  circuit  breaker  and/or  back-

tripping  to  upstream  circuit  breakers.  The  CBF 

08.02.18　GRD110_CS3.indd