7/23/2019 Are cable shield being damaged during ground Faults
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I E E E T R A N S A C T I O N S
ON
INDUSTRY
A P PL I C A TI O N S . V O L .
I A - 2 2 ,
N O .
6 ,
NOVEMBER/DECEMBER 1 9 8 6
Are Cable Shields Being Damaged During Ground
F a u l t s ?
PAUL S .
HAMER,
M E M B E R, I E E E , AND B A R R Y
M.
WOOD
MEMBE R, IEEE
A b s t r a c t - S i m u l a t e d
g r o u n d - f a u l t
t e s t s ( 5 0 - 7 0 0 A )
o f v a r i o u s
c a b l e ,
g r o u n d w i r e ,
a n d c o n d u i t
c o n f i g u r a t i o n s
a r e
made t o d e t e r m i n e
t h e
p r o p o r t i o n o f
t h e
t o t a l g r o u n d - f a u l t
c u r r e n t c a r r i e d
b y
t h e
c a b l e m e t a l l i c
s h i e l d .
The
p e r c e n t a g e
o f
t h e
t o t a l f a u l t c u r r e n t f o r
t h e v a r i o u s r e t u r n
p a t h s
i s
t a b u l a t e d , a l o n g
w i t h
r e p r e s e n t a t i v e z e r o - s e q u e n c e
c i r c u i t
i m p e d a n c e s .
G e n e r a l
g u i d e l i n e s
f o r
p r o t e c t i n g c a b l e
s h i e l d s f r o m
d a m a g e
a r e
p r e s e n t e d .
I N T R O D U C T I O N
PETROCHEMICAL p l a n t
m e d i u m - v o l t a g e
d i s t r i b u t i o n
s y s t e m s a r e u s u a l l y
l o w - r e s i s t a n c e
g r o u n d e d , a l l o w i n g
2 0 0 - 2 0 0 0 A
t o
f l o w
d u r i n g a s o l i d l i n e - t o - g r o u n d
f a u l t .
S i n c e
m a n y
g r o u n d
f a u l t s
i n i t i a t e
i n
m o t o r s ,
s w i t c h g e a r , o r
t r a n s -
f o r m e r s ,
t h e c a b l e ,
g r o u n d w i r e , a n d
c o n d u i t
i f m e t a l l i c )
f o r m
t h e
m o s t d i r e c t
g r o u n d - r e t u r n p a t h
f o r
t h e f a u l t .
T h i s p a p e r d e t e r m i n e s t h e p ro p o rt i o n o f
g r o u n d - f a u l t
c u r r e n t w h i c h i s c a r r i e d
b y
t h e m e t a l l i c
s h i e l d
o f
t h e
c a b l e ,
t h e
g r o u n d
w i r e
w i t h i n
t h e
c o n d u i t ,
a n d t h e
c o n d u i t i t s e l f d u r i n g a
g r o u n d f a u l t . T h e s e d a t a a r e
u s e d t o
a n s w e r t h e
q u e s t i o n ,
A r e c a b l e s
b e i n g d a m a g e d d u r i n g
t h r o u g h
g r o u n d
f a u l t s ?
T h e
a n s w e r
t o
t h i s
q u e s t i o n
n e e d s t o b e
q u a l i f i e d b y
a
f e e d e r c a b l e
p r o t e c t i o n g u i d e l i n e .
S u c h
a g u i d e l i n e
i s
p r e -
s e n t e d
l a t e r .
GROUND
F A U L T C U R R E N T AND
P R O X I M I T Y
E F F E C T
I n
a n
a l t e r n a t i n g
c u r r e n t
( a c )
c i r c u i t ,
i f
t w o
r e t u r n
p a t h s
o f
e q u a l
c o n d u c t i v i t y a r e
a v a i l a b l e ,
t h e
p a t h
o f l o w e r i n d u c t i v e
r e a c t a n c e w i l l
c a r r y
t h e
h i g h e r p r o p o rt i on
o f t h e
t o t a l c u r r e n t .
T h i s
i s
s h o w n i n F i g .
1
b y p h a s e c o n d u ct o r A a n d
r e t u r n p a t h s
X a n d
Y .
R e t u r n
p a t h
X
h a s a l o w e r
c i r c u i t
i n d u c t a n c e ( w i t h
p h a s e A ) a n d c a r r i e s m o r e c u r r e n t t h a n r e t u r n p a t h Y . T h e
p r o x i m i t y
e f f e c t
i s d e m o n s t r a t e d f o r t h e p h y s i c a l l y c l o s e r
r e t u r n
p a t h .
C u r r e n t
f l o w i n g t h r o u g h p a r a l l e l
p a t h s
d i v i d e s
i n v e r s e l y
a s
t h e
i m p e d a n c e
( R
+
j X )
o f t h e
c i r c u i t . F o r e x a m p l e , i f t h e
r e t u r n
p a t h
X ( F i g . 1 ) i s
a
2
c o n d u c t o r
a n d
r e t u r n
p a t h Y i s a
5 0 0 MCM c o n d u c t o r , t h e t o t a l i m p e d a n c e o f r e t u r n
p a t h
Y
may b e l e s s t h a n
r e t u r n p a t h
X ( d e p e n d i n g
o n
t h e p h y s i c a l
P a p e r
P I D
8 6 - 6 , a pp r o v e d b y
t h e
P e t r o l e u m
a n d
C h e m i c a l I n d u s t r y
C o m m i t t e e o f
t h e
IEEE
I n d u s t r y A p p l i c a t i o n s S o c i e t y f o r
p r e s e n t a t i o n a t t h e
1 9 8 5 P et r o l e u m
a n d C h e m i c a l
I n d u s t r y C o m m i t t e e T ec h n ic a l C o n f er e n ce ,
H o u s t o n ,
T X ,
S e p t e m b e r 9 - 1 1 . M a n u s cr i p t r e l e a s e d
f o r
p u b l i c a t i o n J u n e 2 9 ,
1 9 8 6 .
P .
S . H a m e r
i s w i t h C h e v r o n
C o r p o r a t i o n ,
P . 0 .
B o x
5 0 4 5 ,
S a n R a m o n ,
CA
9 4 5 8 3 .
B . M.
Wood i s w i t h
E n g i n ee r in g T e c h n o l o g y
I n d u s t r i e s I n c o r p o r a t e d ,
3 4 7 0
F o s t o r i a
W a y ,
S a n
R a m o n , CA 9 4 5 8 3 .
IEEE
L o g Number
8 6 1 1 1 8 0 .
PHASE
A RE TU RN
R E T U R N
PATH
X
PATH
Y
F i g .
1 . I l l u s t r a t i o n o f
p r o x i m i t y
e f f e c t .
s e p a r a t i o n ) .
T h e r e f o r e , p a t h
Y
w o u l d c a r r y a g r e a t e r p o r t i o n
o f t h e
t o t a l c u r r e n t .
M e d i u m - v o l t a g e c a b l e s i n s t a l l e d i n m a n y 5 - k V
s y s t e m s
a n d
i n
a l l
s y s t e m s
a b o v e 8 - k V e m p l o y a m e t a l l i c s h i e l d
o u t s i d e
t h e
c o n d u c t o r i n s u l a t i o n
a n d
u s u a l l y b e n e a t h t h e
o u t e r j a c k e t
o f t h e
c a b l e . T h i s s h i e l d c o n s i s t s o f
e i t h e r a
n u m b e r o f s m a l l - g a u g e
c o n d u c t o r s o r
a h e l i c a l l y
w o u n d
m e t a l t a p e s e v e r a l m i l s t h i c k .
T h e m e t a l l i c
s h i e l d i s i n
c o n t a c t w i t h
a
s e m i c o n d u c t i n g
c o m p o u n d
a n d i s
u s u a l l y
g r o u n d e d
a t
b o t h e n d s o f a
c a b l e
r u n .
c r o s s s e c t i o n o f a
t y p i c a l
t h r e e - p h a s e c a b l e a n d
c o n d u i t
a s s e m b l y
i s s h o w n
i n
F i g .
2 . M u l t i p l e r e t u r n
p a t h s
f o r g r o u n d
f a u l t s
a r e o f f e r e d
b y
t h e f a u l t e d
p h a s e
s h i e l d ,
t h e
t w o
n o n f a u l t e d p h a s e s h i e l d s ,
t h e
g r o u n d
w i r e ,
t h e
c o n d u i t ,
a n d
t h e e a r t h
i t s e l f .
I t i s a s s u m e d
f o r
t h i s
p a p e r
t h a t
t h e c a b l e i t s e l f
i s n o t f a u l t e d . I n s t e a d ,
a
c o m p o n e n t
i n t h e c i r c u i t
b e y o n d
t h e
c a b l e
r u n
i s
f a u l t e d
t o
g r o u n d
a n d
t h e
c a b l e
s h i e l d s , g r o u n d
w i r e ,
c o n d u i t
s y s t e m ,
a n d e a r t h
r e t u r n
t h e
g r o u n d
c u r r e n t .
T h e
I n s u l a t e d
C a b l e
E n g i n e e r s
A s s o c i a t i o n ,
I n c .
( I C E A )
h a s p r e p a r e d
a
p u b l i c a t i o n [ 1 ]
w h i c h d e s c r i b e s
t h e
w i t h s t a n d
l i m i t s f o r m e t a l l i c s h i e l d s
w h e n
s u b j e c t e d
t o
f a u l t s . T h i s
p u b l i c a t i o n
c o n t a i n s
e q u a t i o n s w h e r e , g i v e n
t h e
c a b l e
j a c k e t
m a t e r i a l ,
s h i e l d
m a t e r i a l ,
d i m e n s i o n s ,
a n d
o p e r a t i n g
t e m p e r a -
t u r e ,
a
g r a p h
o f
t i m e
v e r s u s
c u r r e n t
may
b e d r a w n .
T h i s
g r a p h
d e f i n e s
t h e w i t h s t a n d
l i m i t
f o r
t h e
m e t a l l i c
s h i e l d . T h i s
c u r v e
t a k e s
t h e
f o r m o f
a
s t r a i g h t
l i n e w i t h
a
s l o p e
o f
-
2 o n
a
l o g -
l o g
p l o t
o f t im e v e r s u s
c u r r e n t .
T h i s
r e p r e s e n t s
a c o n s t a n t
f 2 t
( w h e r e
I i s c u r r e n t
i n
a m p e r e s
a n d
t
i s
t i m e i n
s e c o n d s )
w h i c h
i s p r o p o r t i o n a l
t o
e n e r g y .
I f c u r r e n t i s
p e r m i t t e d
t o f l o w
t h r o u g h
t h e
s h i e l d
f o r
t o o
l o n g
a
p e r i o d ,
t h e
t e m p e r a t u r e
l i m i t d e f i n e d
b y
t h e
ICEA
c o u l d b e
e x c e e d e d .
A n o t h e r
p e r s p e c t i v e
o n maximum
s h i e l d
w i t h s t a n d
t e m p e r a t u r e s
i s
g i v e n
i n
[ 2 ] ,
b u t
t h i s i s
b e y o n d
t h e
s c o p e
o f
t h i s
p a p e r .
R e f e r r i n g
t o
F i g .
2 ,
t h e r et u rn c u rr e n t d i v i d e s
a m o n g
t h e
m e t a l l i c
s h i e l d s ,
g r o u n d w i r e ,
a n d c o n d u i t
i n v e r s e l y
a s t h e
a p p a r e n t i m p e d a n c e s
o f
t h e
p a t h s .
E a c h
a p p a r e n t i m p e d a n c e
i s
a
f u n c t i o n o f t h e
r e s i s t a n c e a n d s e l f - i n d u c t a n c e
o f
t h e
p a t h
a n d
t h e m u t u a l
i n d u c t a n c e s
a m o n g
t h e
m e t a l l i c
s h i e l d s , g r o u n d
w i r e ,
a n d c o n d u i t . m e t h o d
o f
c a l c u l a t i n g
t h e s e
i n d u c t a n c e s
i s
g i v e n
i n
[ 3 ] .
T h e
A p p e n d i x
a t t h e e n d
o f
t h e
p a p e r
o u t l i n e s
t h e
g e n e r a l t e c h n i q u e .
I n t u i t i v e l y ,
o n e
may
t h i n k t h a t m o s t
o f t h e
g r o u n d - f a u l t
c u r r e n t r e t u r n s
o n t h e f a u l t e d
p h a s e
s h i e l d .
T h i s
i s
t y p i c a l l y
0 0 9 3 - 9 9 9 4 / 8 6 / 1 1 0 0 - 1
1 4 9 $ 0 1 . 0 0
©
1 9 8 6 IEEE
1 1 4 9
7/23/2019 Are cable shield being damaged during ground Faults
http://slidepdf.com/reader/full/are-cable-shield-being-damaged-during-ground-faults 2/7
I E E E
T R A N S A C T I O N S
O N
I N D U S T R Y
A P P L I C A T I O N S ,
V O L .
I A - 2 2 ,
N O .
6 ,
N O V E M B E R / D E C E M B E R
1 9 8 6
NON-FAULTED
PHASE SHIELDS
F i g . 2 .
C r o s s s e c t i o n
o f
a t y p i c a l
c a b l e
a n d
c o n d u i t
run.
t r u e
i f t h e
g r o u n d
f a u l t
i s f r o m
a
c o n d u c t o r
t o i t s
own
m e t a l l i c
s h i e l d .
H o w e v e r ,
t h e t e s t s
c o n d u c t e d
on t h e
s a m p l e
c a b l e -
g r o u n d
w i r e - c o n d u i t
c o n f i g u r a t i o n s
d e m o n s t r a t e d
o t h e r w i s e
f o r
t h r o u g h
g r o u n d
f a u l t s .
C U R R E N T
D I S T R I B U T I O N
AND I M P E D A N C E
T E S T S
P r e v i o u s
m e a s u r e m e n t s
h a v e
b e e n made
o f v a r i o u s
c a b l e
a n d c o n d u i t
c o n f i g u r a t i o n i s
[ 4 ] ,
[ 5 ] ,
b u t
our
l i t e r a t u r e
s e a r c h
d i d
n o t
r e v e a l an y
s t u d y
o f
c a b l e ,
g r o u n d
w i r e ,
a n d
c o n d u i t
s y s t e m s
or p r o t e c t i o n
p r a c t i c e s
commonly
e m p l o y e d
i n
i n d u s -
t r i a l s y s t e m s
w i t h
l o w - r e s i s t a n c e
g r o u n d e d
s y s t e m s .
We
c o n s t r u c t e d
t e s t
s a m p l e s
u s i n g
2 0 - f t
l e n g t h s
o f
p o l y v i n y l -
c h l o r i d e ( P V C ) ,
r i g i d - a l u m i n u m ,
a n d
r i g i d - s t e e l
c o n d u i t .
A
2 1 - f t
l o n g
s e c t i o n
o f
t h r e e
s i n g l e - c o n d u c t o r
4 / 0 AWG
c o p p e r
1
5 - k V
c a b l e s ,
a n d
a
2 / 0 AWG
copper
g r o u n d
w i r e
( a n d a
6
AWG copper
g r o u n d
w i r e f o r l a t e r t e s t s )
were
t i e - w r a p p e d
t o g e t h e r
i n
a b u n d l e
i n t h e
c o n f i g u r a t i o n
s h o w n
i n F i g .
2 .
T h e
t i e wraps
were
e m p l o y e d
t o f i x t h e
- g e o m e t r y
o f
t h e
c a b l e s
so
t h a t
c o m p a r i s o n
w i t h
t h e
A p p e n d i x
c a l c u l a t i o n s
c o u l d
be
m a d e .
T h e c a b l e
a s s e m b l y
was
p u l l e d
i n t o
e a c h
c o n d u i t ,
a n d
a
b o l t e d
f a u l t
was
s i m u l a t e d
a t
t h e f a r e n d
b y
c o n n e c t i n g
t h e
p h a s e
A c o n d u c t o r ,
t h e
m e t a l l i c s h i e l d s ,
t h e
g r o u n d
w i r e ,
a n d
t h e c o n d u i t
t o g e t h e r
w i t h
h e a v y - g a u g e
w i r e
or b r a i d .
One
end
o f
t h e
l o w - v o l t a g e
h i g h - c u r r e n t
source
was
c o n n e c t e d
t o
t h e
f a u l t e d p h a s e
c o n d u c t o r ,
a n d
t h e
o t h e r
s i d e
o f t h e source
was
c o n n e c t e d
t o a l l
m e t a l l i c s h i e l d s ,
t h e
g r o u n d
w i r e ,
a n d
t h e
c o n d u i t .
When
m e a s u r e m e n t s
w i t h o u t
a
g r o u n d
w i r e
were
m a d e ,
t h e g r o u n d
w i r e was d i s c o n n e c t e d
a t
t h e
f a u l t
e n d
o f
t h e
c o n d u i t .
S e e F i g .
3
f o r a
d i a g r a m
o f t e s t
t h e
s e t u p .
M e a s u r e m e n t s
o f v o l t a g e
a n d
c u r r e n t m a g n i t u d e s
were
made
w i t h p e a k - h o l d i n g
d i g i t a l
m u l t i m e t e r s .
A
c l a m p - o n
1 0 0 0 : 1
r a t i o
c u r r e n t
t r a n s f o r m e r ( C T )
was u s e d
t o
a l l o w
r a p i d
c h a n g e s
i n
p o i n t s
o f
m e a s u r e m e n t .
A
d i g i t a l
p h a s e - a n g l e
meter
was
u s e d
t o
measure
t h e p h a s e
r e l a t i o n s h i p
b e t w e e n
t h e
a p p l i e d
v o l t a g e
a n d
t h e
r e t u r n
c u r r e n t s .
D u r i n g
t h e
measure-
m e n t s ,
a l l c u r r e n t s
were
a p p l i e d
f o r a 1 . 5 - s
d u r a t i o n
s p a c e d
1
m i n
a p a r t
w i t h
t h e
c a b l e
a t
a m b i e n t
t e m p e r a t u r e .
P r i o r
t o
t a k i n g
d a t a ,
t h e
c u r r e n t
was
p u l s e d
t h r e e
t i m e s
( 1 . 5 - s
d u r a t i o n )
a t
- m i n
i n t e r v a l s
t o
p r e h e a t
t h e
s h i e l d s .
L o a d c u r r e n t
was
n o t
f l o w i n g
i n
t h e c a b l e d u r i n g
t h e
t e s t s .
F o r e a c h
s e t
o f d a t a
t h e
t e s t s e t
was a d j u s t e d
t o a l o w
c u r r e n t
( 5 0 - 2 0 0
A )
a n d
i n c r e a s e d
i n
s t e p s
t o
t h e
maximum
c u r r e n t
c a p a b i l i t y
o f
t h e
l o w - v o l t a g e
source
( 4 0 0 - 7 0 0
A ,
d e p e n d i n g
on t h e t o t a l
c i r c u i t
i m p e d a n c e ) .
S i n c e
most
m e a s u r e m e n t s
i n v o l v e d
a source
v o l t a g e
o f
o n l y
one or two
v o l t s ,
a s t e p - u p
v o l t a g e
t r a n s f o r m e r
( V T )
was
r e q u i r e d
t o
o b t a i n
a c c u r a t e
p h a s e - a n g l e
m e a s u r e m e n t s .
A
2 4 0 0 : 1 2 0
r a t i o
VT
was
used
PHASE
+
ANGLE
V
M
E T R
I M
+
TO
NNECTION
A T CABLE
. 1 9
~ - C L A M P
ON
CT
_t
_
- - - - - - - - - - - - - - r - - +
F ___________A_f_
+
t I T
20
FEET
BOLTED
L O W - V O L T A G C
J
FAULT
H I G H - C U R R E N T
A C
SOURCE
F i g .
3 .
T e s t
s e t u p .
w i t h
t h e
1 2 0 - V
w i n d i n g
c o n n e c t e d
t o t h e
l o w - v o l t a g e
s o u r c e
o u t p u t
a n d
t h e
2 4 0 0 - V
w i n d i n g
c o n n e c t e d
t o
t h e p h a s e - a n g l e
m e t e r
i n p u t .
T h e
f o l l o w i n g
c o n f i g u r a t i o n s
w e r e
t e s t e d .
I )
4 / 0
AWG
c o p p e r
1 5 - k V
c a b l e ( 1 3 3 - p e r c e n t
i n s u l a t i o n )
w i t h
a 5 - m i l - t h i c k
c o p p e r - t a p e
s h i e l d .
a )
5 - i n
PV C
c o n d u i t :
1 )
w i t h o u t
g r o u n d
w i r e , 2 )
w i t h
2 / 0
AWG c o p p e r g r o u n d
w i r e ,
a n d
3 )
w i t h
6
AWG
c o p p e r
g r o u n d
w i r e .
b )
4 - i n
r i g i d - a l u m i n u m
c o n d u i t :
1 ) w i t h o u t
g r o u n d
w i r e ,
2 )
w i t h
2 / 0
AWG c o p p e r
g r o u n d
w i r e , a n d
3 )
w i t h
6
AWG
c o p p e r
g r o u n d
w i r e .
c )
5 - i n r i g i d - s t e e l
c o n d u i t :
1 )
w i t h o u t g r o u n d
w i r e , 2 )
w i t h
2 / 0
AWG
c o p p e r g r o u n d
w i r e ,
a n d 3 )
w i t h 6
AWG
c o p p e r
g r o u n d
w i r e .
I I )
4 / 0
AWG c o p p e r
1 5 - k V
( 1 0 0 - p e r c e n t
i n s u l a t i o n )
w i t h
s i x
1 8
AWG
s h i e l d w i r e s ;
t h e t e s t s
w e r e
t h e s a m e
a s
f o r I )
a ,
b ,
a n d
c ,
e x c e p t
t h e
6
AWG
c o p p e r
g r o u n d
w i r e
t e s t
w a s
o m i t t e d .
V o l t a g e s ,
c u r r e n t s ,
a n d
p h a s e
a n g l e s
w e r e
r e c o r d e d
f o r a l l
d e f i n e d
g r o u n d
r e t u r n
p a t h s
( m e t a l l i c
s h i e l d s ,
g r o u n d
w i r e ,
a n d
c o n d u i t )
a t
e a c h
o f t h e
f a u l t
c u r r e n t
l e v e l s .
T E S T
R E S U L T S
A N D
D I S C U S S I O N
T h e
r e s u l t s
o f t h e t e s t s
a r e g i v e n
i n
T a b l e s
I
a n d
I I . T a b l e
I
s u m m a r i z e s
t h e
p e r c e n t a g e
o f t h e
t o t a l
g r o u n d
f a u l t
c u r r e n t
t h r o u g h
t h e
v a r i o u s
r e t u r n
p a t h s
a t
a
t o t a l f a u l t
l e v e l
o f
4 0 0
A .
T h e
r e s u l t s
c o m p a r e
q u i t e
c l o s e l y
t o w o r k
d o n e p r e v i o u s l y
[ 4 ]
a t
h i g h e r
f a u l t - c u r r e n t
l e v e l s ( 5 0 0 0 - 1 0
0 0 0 A ) .
T h e
p e r c e n t a g e
o f
c u r r e n t
i n
e a c h
p a t h
d o e s
n o t
v a r y
w i t h
t h e
m a g n i t u d e
o f t h e
t o t a l
f a u l t
c u r r e n t ,
e x c e p t
i n
t h e
c a s e o f
t h e
s t e e l
c o n d u i t .
I n t h e c a s e
o f
t h e
s t e e l
c o n d u i t
w i t h o u t
a n
i n t e r n a l g r o u n d
w i r e
t h e p e r c e n t a g e
o f c u r r e n t
r e t u r n e d
t h r o u g h
t h e
c o n d u i t
r a n g e d f r o m 7 9
p e r c e n t
a t
a
t o t a l f a u l t
c u r r e n t
o f 5 0
A
t o
6 4
p e r c e n t
a t
a
t o t a l
f a u l t c u r r e n t
o f
5 7 0
A
( f o r
t h e
w i r e - s h i e l d c a s e ) .
T h i s
m e a n s
t h a t
t h e
a p p a r e n t
i m p e d a n c e
o f t h e c o n d u i t
r e t u r n
p a t h
i n c r e a s e d
t h r o u g h o u t
t h e
f a u l t
c u r r e n t r a n g e
o f
5 0 - 5 7 0
A .
To
i n v e s t i g a t e
t h e c o n t r a d i c t i o n
b e t w e e n
o u r
r e s u l t s
a n d t h a t
o f a
p r e v i o u s
p a p e r
[ 6 ]
p r e d i c t i n g
a
d e c r e a s e
i n
c o n d u i t
i m p e d a n c e
w i t h
i n c r e a s i n g
c u r r e n t ,
we
s e t u p
a
t e m p o r a r y
l o o p
w i t h a
s i n g l e
4 / 0
AWG
c a b l e
w i t h i n
t h e
5 - i n
r i g i d - s t e e l
c o n d u i t . T h e
l o w - v o l t a g e
s o u r c e
w a s
c o n n e c t e d
b e t w e e n
t h e
c a b l e
a n d t h e c o n d u i t
a t
t h e s o u r c e
o f
t h e
c o n d u i t ,
a n d t h e
4 / 0
1 1 5 0
7/23/2019 Are cable shield being damaged during ground Faults
http://slidepdf.com/reader/full/are-cable-shield-being-damaged-during-ground-faults 3/7
HAMER AN D
W O O D :
CABLE
DAMAGED
D U R I N G GROUND
FAULTS?
TABLE
I
M EAS U R E D C U R R EN T
D I S T R I B U T I O N D U R I N G 4 0 0 - A G R O U N D
FAULT TESTS FOR
VARIOUS
CONDUIT AND
G R O U N D
WI R E
C O N F I G U R A T I O N S a
P e r c e n t
o f T o t a l G r o u n d
F a u l t C u r r e n t
N o n f a u l t e d
C o n d u i t ,
C a b l e ,
F a u l t e d P h a s e S h i e l d s
G r o u n d
a n d M e t a l l i c
S h i e l d T y p e P h a s e
S h i e l d ( E a c h )
W i r e
C o n d u i t
4 / 0 AWG 1 5 - k V
c a b l e w i t h
t a p e
s h i e l d
( 5 - m i l
c o p p e r )
5 - i n
PV C
w i t h o u t g r o u n d
w i r e
3 3
3 3 N/A N/A
W i t h 2 / 0 AWG g r o u n d
w i r e
9
7 8 1
N/A
W i t h
6
AWG
g r o u n d
w i r e
1 8
1 8
4 8
N/A
4 - i n a l u m i n u m w i t h o u t g r o u n d
w i r e 4 3
N/A
9 1
W i t h
2 / 0
AWG
g r o u n d w i r e
4
2
2 6
6 7
W i t h
6
AWG g r o u n d w i r e
4
3
8 8 4
5 - i n
s t e e l
w i t h o u t g r o u n d
w i r e 1 2
1 1
N/A 6 8
W i t h
2 / 0
AWG g r o u n d
w i r e 6
5
5 5
3 5
W i t h
6
AWG
g r o u n d w i r e
9
8 2 6
5 1
4 / 0
AWG 1 5 - k V c a b l e
w i t h
w i r e s h i e l d
( s i x
1 8
AWG)
5 - i n
PV C
w i t h o u t
g r o u n d
w i r e
3 3
3 3 N/A
N/A
W i t h
2 / 0
AWG g r o u n d
w i r e
9
7
8 1
N/A
4 - i n
a l u m i n u m
w i t h o u t
g r o un d w ir e
4
3
N/A 9 2
W i t h
2 / 0
AWG
g r o u n d
w i r e
3
2
2 2
7 3
5 - i n s t e e l w i t h o u t g r o u n d
w i r e
1 4 1 3 N/A
6 4
W i t h
2 / 0
AWG g r o u n d
w i r e
7
5 5 5
3 1
a
Sum
o f
c u r r e n t s
a d d
t o
o v e r 1 0 0
p e r c e n t
d u e t o p h a s e - a n g l e
d i f f e r e n c e s i n i n d i v i d u a l c u r r e n t s .
TABLE
I I
ZERO
SEQUENCE
IMPEDANCE
( Z O )
I N
mQ/1000 F T FOR VARIOUS
CONDUIT
AN D G R O U N D WI R E
CONFIGURATIONS
A S
MEASURE D
D U R I N G A 4 0 0 - A G R O U N D FAULTa
Z O
( m Q / 1 0 0 0 f t )
C o n d u i t
C a b l e
w i t h
T a p e C ab l e w it h
W i r e
S y s t e m / C a b l e
T y p e
S h i e l d
( 5 - m i l C o p p e r )
S h i e l d
( s i x , 1 8 AWG)
4 / 0
AWG
1 5 - k V
c a b l e
( t h r e e ,
s i n g l e
c o n d u c t o r )
5 - i n
PV C w i t h o u t
g r o u n d
w i r e 4 6 0
+j48
4 4 0
+j42
W i t h 2 / 0
AWG
g r o u n d
w i r e
1 3 0
+ j 9 0
1 4 0 +j90
W i t h 6
AWG
g r o u n d
w i r e
2 6 0
+ j 6 8
4 - i n a l u m i n u m
w i t h o u t
g r o u n d
w i r e
9 0 + j 6 2
9 8
+ j 5 8
W i t h 2 / 0 AWG
g r o u n d
w i r e
8 3
+ j 6 0
9 2
+ j 5 8
W i t h 6
AWG
g r o u n d
w i r e
8 8 + j 6 0
5 - i n
s t e e l
w i t h o u t
g r o u n d
w i r e
200+j89 2 1 0 + j 9 6
W i t h 2 / 0 AWG
g r o u n d
w i r e
1 1 0 + j 8 7
1 2 0 + j 9 2
W i t h 6
AWG
g r o u n d
w i r e
1 6 0 + j 7 9
C a b l e t e m p e r a t u r e a p p r o x i m a t e l y
2 0 ° C ;
e a r t h - r e t u r n
p a t h
n o t i n c l u d e d .
AWG
c a b l e was
c o n n e c t e d
d i r e c t l y
t o
t h e
c o n d u i t a t
t h e f a r
e n d .
T h e
r e s u l t i n g
i m p e d a n c e s , r e s i s t a n c e ,
a n d
r e a c t a n c e
a r e
p l o t t e d
a s a
f u n c t i o n
o f
c u r r e n t
i n
F i g .
4 .
T h i s
f i g u r e
s h o w s t h a t f o r
t h e
f a u l t - c u r r e n t l e v e l s
m e a s u r e d
u s i n g
t h e
t e s t
s e t u p
o f
F i g .
3
( 5 7 0
A
m a x i m u m )
a n d
t h e
p r o p o r t i o n
o f
c u r r e n t
r e t u r n e d
t h r o u g h
t h e c o n d u i t
( 6 4 p e r c e n t
o f
5 7 0
A ,
o r
3 6 5
A ) ,
t h e
p e a k
v a l ue o f
c i r c u i t
i m p e d a n c e
h a d
j u s t
b e e n
p a s s e d .
M u t u a l
i m p e d a n c e
e f f e c t s
may
s h i f t
t h e
maximum
i m p e d a n c e p o i n t s l i g h t l y
t o t h e
r i g h t
( F i g . 4 )
f o r t h e
a c t u a l
f a u l t c a s e . T h u s
we
w o u l d
e x p e c t
t h e
a p p a r e n t i m p e -
d a n c e o f t h e
c o n d u i t t o
d e c r e a s e
a t f a u l t - c u r r e n t
l e v e l s
h i g h e r
t h a n
5 7 0
A .
S i n c e
t h e
p r o p o r t i o n
o f
c u r r e n t
r e t u r n e d
t h r o u g h
t h e
m e t a l l i c
s h i e l d
r e m a i n e d
c o n s t a n t
f o r f a u l t
c u r r e n t s
a b o v e
2 7 5 A d u r i n g
o u r t e s t s ,
we
c o n c l u d e
t h a t
t h e
4 0 0 - A
t o t a l
f a u l t
l e v e l
v a l u e s l i s t e d i n T a b l e s
I a n d
I I
r e p r e s e n t
a l l c a s e s ( P V C ,
a l u m i n u m ,
a n d
s t e e l
c o n d u i t s )
w e l l
f r o m
a
s h i e l d - w i t h s t a n d
e v a l u a t i o n
p o i n t o f
v i e w .
R e v i e w i n g T a b l e I , v e r y l i t t l e
d i f f e r e n c e e x i s t s b e t w e e n
t h e
a m o u n t o f
c u r r e n t
r e t u r n e d
o n
t h e f a u l t e d
o r n o n f a u l t e d p h a s e
m e t a l l i c s h i e l d s . T h e r e t u r n
c u r r e n t
i s e s s e n t i a l l y d i v i d i n g
among t h e m e t a l l i c
s h i e l d s
a c c o r d i n g
t o t h e i r
r e s i s t a n c e .
M e a s u r e m e n t s
made
o f
t h e s e l f - i m p e d a n c e
o f t h e m e t a l l i c
s h i e l d ( w i t h r e s p e c t
t o
t h e
p h a s e c o n du c t o r
e n c l o s e d b y t h e
s h i e l d )
f o r a l l t h e
c o n f i g u r a t i o n s r e s u l t e d
i n
r e s i s t a n c e - t o -
r e a c t a n c e
r a t i o s
r a n g i n g
f r o m
s i x t o 1 4 , v a l i d a t i n g t h e
f o r e g o i n g
s t a t e m e n t .
1 1 5 1
7/23/2019 Are cable shield being damaged during ground Faults
http://slidepdf.com/reader/full/are-cable-shield-being-damaged-during-ground-faults 4/7
I E E E T R A N S A C T I O N S ON
I N D U S T R Y
A P P L I C A T I O N S ,
V O L .
I A - 2 2 ,
N O .
6 .
N O V E M B E R / D E C E M B E R
1 9 8 6
L
0~
L XJ
, )
T
3 5 -
IMPEDANCE
30 -
RES
I S T A N C E
2 S 5
20
REACTANCE
5 -
J
i
0
1 V 0 0 20 0
3 00
4 U U
bU U
AMPERES
F i g .
4 .
C i r c u i t
i m p e d a n c e ,
r e s i s t a n c e ,
a n d
r e a c t a n c e o f
4 / 0 AWG c a b l e
w i t h i n 5 - i n
r i g i d - s t e e l
c o n d u i t
w i t h c o n d u i t
a s r e t u r n
p a t h
( n o g r o u n d
w i r e ) .
TABLE
I I I
C O M P A R I S O N
O F
MEASURED
CURRENT
AN D CALCULATED
CURRENT
WI TH 4 0 0 - A GROUND
FAULT FOR V A R I O U S
C O N D U I T
AN D GROUND
W I R E
CONFIGURATIONS
P e r c e n t
o f
T o t a l
G r o u n d
F a u l t
C u r r e n t
N o n f a u l t e d
F a u l t e d
P h a s e
S h i e l d s
G r o u n d
C o n d u i t , C a b l e ,
P h a s e
S h i e l d
( E a c h )
W i r e
C o n d u i t
a n d
M e t a l l i c S h i e l d
T y p e
M e a s u r e d
C a l c u l a t e d
M e a s u r e d
C a l c u l a t e d
M e a s u r e d
C a l c u l a t e d
M e a s u r e d
C a l c u l a t e d
4 / 0 AWG
1 5 - k V
c a b l e
w i t h
t a p e
s h i e l d
( 5 - m i l
c o p p e r )
5 - i n
PV C
w i t h o u t
g r o u n d
w i r e
3 3
3 3 3 3
3 3
N/A
N/A
N/A
N/A
W i t h 2 / 0
AWG
g r o u n d
w i r e
9
8
7 7
8 1
8 2
N/A
N/A
4 - i n
a l u m i n u m
w i t h o u t g r o u n d
w i r e
4
3
3
2 N/A
N/A
9 1
9 4
W i t h 2 / 0
AWG
g r o u n d
w i r e
4
3
2
2
2 6
2 1
6 7
7 6
5 - i n s t e e l
w i t h o u t
g r o u n d
w i r e
1 2
1 2
1 1
1 2 N/A
N/A
6 8
6 4
W i t h 2 / 0
AWG
g r o u n d
w i r e
6
6
5
5
5 5
5 7
3 5
3 2
4 / 0 AWG
1 5 - k V
c a b l e
w i t h
w i r e s h i e l d
( s i x
1 8 AWG)
5 - i n
PV C w i t h o u t g r o u n d
w i r e
3 3
3 3
3 3
3 3
N/A
N/A
N/A
N/A
W i t h 2 / 0 AWG
g r o u n d
w i r e
9
9
7
7
8 1
8 0
N/A
N/A
4 - i n a l u m i n u m
w i t h o u t g r o u n d
w i r e
4
4
3
3
N/A
N/A
9 2
9 3
W i t h
2 / 0
AWG g r o u n d
w i r e
3
4
2
2
2 2 2 0 7 3
7 5
5 - i n
s t e e l
w i t h o u t g r o u n d
w i r e
1 4
1 3
1 3
1 3
N/A
N/A
6 4
6 1
W i t h
2 / 0
AWG
g r o u n d
w i r e
7
7
5
5
5 5
5 6
3 1
3 2
a
Sum o f c u r r e n t s
a d d
t o
o v e r
1 0 0
p e r c e n t
d u e
t o
p h a s e - a n g l e
d i f f e r e n c e s
i n
i n d i v i d u a l
c u r r e n t s .
T h e
two w o r s t
cases o v e r a l l
are
t h r e e c o n d u c t o r s
w i t h o u t
a
g r o u n d
w i r e i n
PV C
c o n d u i t a n d
t h r e e c o n d u c t o r s
w i t h a
s m a l l
6
AWG
g r o u n d
w i r e
i n
PVC
c o n d u i t .
N e i t h e r
case
i s
c o n s i d e r e d
p r a c t i c a l
s i n c e n o r m a l p r o c e d u r e
i s t o
i n c l u d e
a
l a r g e
g r o u n d
w i r e ( a t
l e a s t
2 / 0
AWG s i z e )
w h e r e
PV C
c o n d u i t
i s
u s e d .
T h e
w o r s t
case
f o r s h i e l d p r o t e c t i o n
i n
t h e p r a c t i c a l
sense
i s t h e 5 - i n
s t e e l
c o n d u i t w i t h o u t a g r o u n d
w i r e .
S i g n i f i c a n t
i m p e d a n c e s
may
d e v e l o p
on
t h e r i g i d - s t e e l
c o n d u i t
r e t u r n
p a t h
d u e
t o
a r c i n g
a t
c o u p l i n g j o i n t s
w h e n
h i g h
f a u l t
c u r r e n t s
a s s o c i a t e d
w i t h
s o l i d l y g r o u n d e d
s y s t e m s
occur
[ 7 ] .
T h i s
c o n d i t i o n
w o u l d
d i v e r t
more c u r r e n t
t o
t h e m e t a l l i c
s h i e l d
p a t h s .
H o w e v e r ,
a maximum o f
1 4
p e r c e n t
o f t h e
t o t a l g r o u n d -
f a u l t
c u r r e n t
c an
b e
e x p e c t e d
t o
f l o w
i n t h e m e t a l l i c
s h i e l d
f o r
f a u l t
c u r r e n t s
b e l o w
a p p r o x i m a t e l y
2 0 0 0
A.
C O M P A R I S O N
OF
T E S T AND C A L C U L A T E D
C U R R E N T
D IVI S ION
T h e
c u r r e n t
d i s t r i b u t i o n
i n
t h e
v a r i o u s
g r o u n d - r e t u r n
p a t h s
may
b e c a l c u l a t e d b y
s o l v i n g a
s e t
o f
s i m u l t a n e o u s
l o o p
e q u a t i o n s .
T h e e l e m e n t s
o f t h e m a t r i x
c o n s i s t
o f s e l f -
a n d
m u t u a l - i m p e d a n c e
t e r m s .
T h e
g e n e r a l
m a t r i x
a n d
t h e
e q u a -
t i o n s
f o r
t h e
m a t r i x e l e m e n t s
a r e
g i v e n
i n t h e
A p p e n d i x .
To c h e c k
t h e
t e s t
r e s u l t s ,
t h e
e q u a t i o n s
w e r e
s o l v e d
f o r
a
4 0 0 - A
g r o u n d
f a u l t
( d e t a i l s
a r e
g i v e n
i n t h e
A p p e n d i x ) .
T h e
r e s u l t s
o f
t h e
c a l c u l a t i o n s
a r e
c o m p a r e d
w i t h t h e t e s t
v a l u e s
i n
T a b l e
I I I .
T h e c u r r e n t s
c a l c u l a t e d
f o r
e a c h
p a t h
a g r e e
w i t h
t h e
t e s t r e s u l t s
w i t h i n
a
f e w
p e r c e n t .
D u r i n g
t h e
t e s t i n g ,
a
t h r e e - p h a s e
l o a d
c u r r e n t
w a s
n o t
f l o w i n g
i n t h e
c a b l e . To d e t e r m i n e
i f
l o a d
c u r r e n t a f f e c t s
t h e
g r o u n d - f a u l t
r e t u r n
p a t h
c u r r e n t
d i s t r i b u t i o n ,
2 0 0
o f
t h r e e -
p h a s e
l o a d
c u r r e n t
w i t h
a 4 0 0 - A
g r o u n d
f a u l t
s u p e r i m p o s e d
o n
p h a s e
A w a s
s i m u l a t e d
i n
t h e
m a t r i x
m o d e l .
T a b l e
I V
c o m p a r e s
t h e d i s t r i b u t i o n
o f c u r r e n t s
f o r
t h e
4 0 0 - A
g r o u n d
f a u l t
w i t h
a n d
w i t h o u t
a
t h r e e - p h a s e
l o a d
c u r r e n t
f o r
t h e c a s e
o f PV C
c o n d u i t
w i t h a
2 / 0
AWG
g r o u n d
w i r e .
T h i s s h o w s
t h a t
t h e
e f f e c t
o f
t h r e e - p h a s e
l o a d
c u r r e n t
o n
t h e
g r o u n d - f a u l t
r e t u r n
p a t h - c u r r e n t
d i s t r i b u t i o n
i s
s m a l l .
1 1 5 2
1
.
. ;
7/23/2019 Are cable shield being damaged during ground Faults
http://slidepdf.com/reader/full/are-cable-shield-being-damaged-during-ground-faults 5/7
HAMER AND
W O O D :
C A B L E DAMAGED D U R I N G GROUND F A U L T S ?
TABLE
I V
CALCULATED FAULT CURRENT D I S T R I B U T I O N
FOR
4 / 0
AWG
1 5 - k V
CABLE
WITH
WIRE
S H I E L D
AN D 5 - I N
PV C
WI TH
2 / 0
AWG
G R O U N D
WIREa
P e r c e n t o f
T o t a l
G r o u n d F a u l t C u r r e n t
F a u l t e d P h a s e
B
P h a s e
C G r o u n d
C o n d i t i o n
P h a s e
S h i e l d S h i e l d
S h i e l d W i r e
No
l o a d 9
7
7
8 0
2 0 0 - A
L o a d
1 0
8
7
8 1
a
Sum o f c u r r e n t s
a d d
t o
o v e r
1 0 0
p e r c e n t
d u e t o
p h a s e - a n g l e
d i f f e r e n c e s
i n
i n d i v i d u a l c u r r e n t s .
G U I D E L I N E S FOR P R O T E C T I O N
A
r e p r e s e n t a t i v e d i s t r i b u t i o n
s y s t e m
i s s h o w n
o n
t h e o n e -
l i n e d i a g r a m
o f
F i g .
5 . A
d i s t r i b u t i o n
s u b s t a t i o n
i s f e d
b y
c a b l e
f r o m a l i n e u p
o f
m a i n
s w i t c h
g e a r . T h e g r o u n d - f a u l t p r o t e c t i v e
r e l a y s
a r e
s h o w n i n
t h e f i g u r e .
I n c a s e
o f
m a l f u n c t i o n
o f
t h e f i r s t
p r o t e c t i v e
d e v i c e ,
s u c h
a s
t h e
5 O G f o r
f e e d e r
c a b l e
1 ,
t h e
b a c k u p
d e v i c e
2 5 1 G
m u s t
c l e a r t h e
f a u l t
b e f o r e
t h e
c a b l e m e t a l l i c
s h i e l d
i s
d a m a g e d .
S i n c e
t h e
o p e r a t i n g
t im e o f
2 5
1 G a t
t h e
maximum g r o u n d
f a u l t
i s
0 . 4
s
a n d
a p p r o x i m a t e l y
0 . 1 s
m u s t b e
a d d e d
f o r
c i r c u i t -
b r e a k e r
o p e r a t i n g
t i m e ,
t h e c a b l e m e t a l l i c
s h i e l d m u s t b e a b l e
t o
w i t h s t a n d
i t s
p o r t i o n
o f t h e
t o t a l
g r o u n d
f a u l t
o f 1 0 0 0
f o r
0 . 5
s .
A s s u m i n g
t h e
c a b l e i s 4 / 0 AWG
i n
r i g i d - s t e e l
c o n d u i t
w i t h o u t g r o u n d w i r e ,
t h e
s h i e l d m u s t b e a b l e t o
w i t h s t a n d
1 4
p e r c e n t
o f 1 0 0 0
A
( 1 4 0 A )
f o r
0 . 5
s .
S i m i l a r l y ,
f e e d e r c a b l e
2
m u s t b e a b l e t o w i t h s t a n d
1 4 0 A
( a s s u m i n g
o n e c a b l e
p e r
p h a s e )
f o r 1 . 3 s .
E x a m i n i n g
F i g .
6 ,
a
t y p i c a l
w i t h s t a n d l i m i t c u r v e
f o r a 4 / 0
AWG
c a b l e
w i t h a
w i r e
s h i e l d
i s
s h o w n ,
a n d t h e
c a b l e h a s
n o
d i f f i c u l t y w i t h s t a n d i n g
t h i s
d u t y .
I t
w i l l
r e m a i n
i n
t h e
s a f e
o p e r a t i n g
t e m p e r a t u r e
r e g i o n
a t
1 4 0
A f o r
w e l l
o v e r
1 0 0
c y c l e s
( 1 . 7
s ) .
O n l y
i f
t h e
t o t a l
g r o u n d
f a u l t c u r r e n t
f o r
t h i s c a s e
e x c e e d s
3 8 0 0
d o e s
f e e d e r c a b l e
2
a p p r o a c h
i t s
l i m i t
o f
5 3 0
A
f o r 1 . 3 s .
F e e d e r
c a b l e 1 i s s t i l l
i n
t h e s a f e
r e g i o n
a t
t h i s
f a u l t
l e v e l . T h e
f o l l o w i n g g u i d e l i n e s
a r e r e c o m m e n d e d
f o r
p r o t e c t -
i n g
f e e d e r
c a b l e
s h i e l d s f r o m
d a m a g e .
1 )
T h e
p e r c e n t a g e s
g i v e n
i n
T a b l e I a r e
v a l i d f o r
5 - m i l - t h i c k
c o p p e r - t a p e
s h i e l d s
a n d s i x 1 8
AWG
w i r e
s h i e l d s .
T h e s e a r e
t y p i c a l
o f
m a n y
i n s t a l l a t i o n s a n d
a r e
a p p l i c a b l e
i n m o s t c a s e s .
T h e f a u l t c u r r e n t d i s t r i b u t i o n f o r
d i f f e r e n t
c a b l e
c o n f i g u r a t i o n s
a n d s h i e l d
s i z e s c a n b e
c a l c u l a t e d
a s
s h o w n i n
t h e
A p p e n d i x .
2 )
A
l o o s e
g r o u n d
c o n n e c t i o n a t t h e
s h i e l d t e r m i n a t i o n a t
e i t h e r
e n d
o f a c a b l e
r u n w i l l
a f f e c t t h e c u r r e n t
d i s t r i b u t i o n
i n
t h e s h i e l d s .
T h e s e
t e r m i n a t i o n s
m u s t
b e
m a d e
s e c u r e .
3 )
F o r
PV C
c o n d u i t ,
n o r m a l
p r a c t i c e
i s
t o
i n c l u d e
a
g r o u n d
w i r e
i n s i d e t h e c o n d u i t .
F o r
h i g h e r - l e v e l
t o t a l
g r o u n d
f a u l t
c u r r e n t s
( e x c e e d i n g
1 0 0 0
A )
a n d
s o l i d l y g r o u n d e d
s y s t e m s ,
i t
i s r e c o m m e n d e d t h a t
a
g r o u n d
w i r e b e
r u n
i n s i d e m e t a l l i c
c o n d u i t s .
T h i s
i s
e s p e c i a l l y
t r u e
f o r
s y s t e m s
u s i n g r i g i d - s t e e l
c o n d u i t
a s
t h e
r e t u r n
p a t h .
W i t h o u t
g r o u n d
w i r e s w i t h i n
t h e
c o n d u i t ,
s p a r k i n g
a t
c o u p l i n g s [ 7 ] may
o c c u r
d u r i n g
f a u l t s
w i t h t h e
r e s u l t i n g
r i s k s
f o r c o n d u i t s
r o u t e d
t h r o u g h h a z a rd o u s
l o c a t i o n s
[ 8 ] .
T h e u s e o f
a
g r o u n d
w i r e a l s o r e d u c e s t h e
p r o p o r t i o n
o f
g r o u n d
f a u l t c u r r e n t
r e t u r n i n g t h r o u g h
t h e s h i e l d
OC R
M A I N S W I T C H G E A R
0
1
2
0 . 8 SECONO
O T + A E - R F - E E D E R S
C A B L E FEEDER NO.2
4
) 0
4
-SFCN
D I S T R IB UT ION SUBSTATION
0 . 1
S E C O N O
O T HE R F EE D ER S
A M B L E
FEEDER
NO . 1
F i g .
5 .
S a m p l e d i s t r i b u t i o n s y s t e m
s h o w i n g g r o u n d
f a u l t
p r o t e c t i v e r e l a y s
( t i m e s s h o w n
a r e r e l a y
o p e r a t i n g
t i m e s a t maximum f a u l t o f
1 0 0 0 A ) .
( 2 )
C
- J
z
c r -
T
( I)
I
1
1 0
TIME (CYCLES @
6 0 H Z )
BASED O N
ICEA P-4S-482,
1 9 7 9
8SC
I N I T I I A L , 200'C
RESULTING
SHIELD
TEMPERATURE
1 0 0
F i g . 6 .
S h i e l d
s h o r t - c i r c u i t c a p a b i l i t y ;
1 5
k V ; 1 0 0 - p e r c e n t i n s u l a t e d ;
s i x 1 8
AWG
w i r e
s h i e l d .
a n d
e l i m i n a t e s c o n c e r n
o v e r
c o r r o d e d
o r l o o s e
c o u p l i n g s a n d
b u s h i n g s .
C O N C L U S I O N
C o n t r a r y
t o
i n t u i t i o n , g r o u n d
f a u l t
c u r r e n t f o r
t h r o u g h
f a u l t s
d o e s n o t
p r e d o m i n a n t l y
r e t u r n
o n t h e s h i e l d
o f t h e f a u l t e d
p h a s e
o f a c a b l e .
C u r r e n t d i v i d e s
i n v e r s e l y
a s
t h e
m a g n i t u d e
o f
t h e
i m p e d a n c e s
o f t h e
g r o u n d
r e t u r n
p a t h s . T h e p o r t i o n o f
g r o u n d
f a u l t
c u r r e n t f o r
t h r o u g h f a u l t s
r e t u r n i n g o n t h e c a b l e
s h i e l d s
d i v i d e s
a l m o s t
e q u a l l y
a m o n g
t h e t h r e e c a b l e s h i e l d s .
T h e
i m p e d a n c e s
o f
t h e
c a b l e
s h i e l d s
r o u t i n e l y
u s e d i n
i n d u s t r y
a r e
r e l a t i v e l y h i g h
c o m p a r e d
w i t h o t h e r
g r o u n d
r e t u r n
p a t h s
s u c h a s
g r o u n d
w i r e s
w i t h i n c o n d u i t s o r
t h e c o n d u i t
i t s e l f .
F o r
g r o u n d
f a u l t
l e v e l s
u n d e r
1 0 0 0 A
a n d
c o n v e n t i o n a l
o p e r a t i o n t i m e s
o f g r o u n d p r o t e c t i v e
r e l a y s ,
c a b l e
m e t a l l i c
s h i e l d s a r e
n o t
b e i n g
d a m a g e d
d u r i n g
g r o u n d
f a u l t s .
F o r
g r o u n d
f a u l t
m a g n i t u d e s
e x c e e d i n g
1 0 0 0
A a g r o u n d w i r e
s h o u l d
b e
i n c l u d e d w i t h i n
m e t a l l i c c o n d u i t s t o
p r o v i d e a
r e l i a b l e l o w - i m p e d a n c e
g r o u n d r e t u r n p a t h f o r t h e f a u l t
c u r r e n t .
A P P E N D I X
U s i n g
t h e
m e t h o d s g i v e n
i n
[ 3 ] ,
t h e
f a u l t c u r r e n t d i s t r i b u t i o n
b e t w e e n
t h e v a r i o u s r e t u r n
p a t h s i s c a l c u l a t e d
a n d
c o m p a r e d
t o
t h e t e s t
r e s u l t s . T h e
e q u i v a l e n t
c i r c u i t f o r t h e
g e n e r a l
c a s e i s
s h o w n i n
F i g .
7 .
T h i s
c i r c u i t i n c l u d e s
p r o v i s i o n s
f o r
l o a d
i m p e d a n c e
a n d
T
100
1
1 1.1. 2 4 i
I ' s t -
4
11
M . 1 1 1 0
1 1 5 3
7/23/2019 Are cable shield being damaged during ground Faults
http://slidepdf.com/reader/full/are-cable-shield-being-damaged-during-ground-faults 6/7
IEEE
TRANSACTIONS
O N
I N D U S T R Y
A P P L I C A T I O N S ,
VOL.
I A - 2 2 ,
N O .
6 ,
NOVEMBER/DECEMBER
1 9 8 6
L O A D
w h e r e
Z L
RCN
c o n d u c t o r
r e s i s t a n c e ,
GMR
c o n d u c t o r
g e o m e t r i c
mean r a d i u s
i n
i n c h e s ,
z L
p
e a r t h r e s i s t i v i t y
i n m e t e r
o h m s ,
f
f r e q u e n c y
i n
c y c l e s / s .
N e x t
we f i n d
t h a t
I r
+ I C
Z S A , S A ,
Z S B , S B ,
Z s c , s c = R s + O 0 . 1 8 + j
( 0 . 0 5 2 9
T - Z V L
E P A T H
E A R i T H
F i g .
7 . E q u i v a l e n t
c i r c u i t
f o r
f a u l t c u r r e n t
d i s t r i b u t i o n
c a l c u l a t i o n s .
n e u t r a l
g r o u n d i n g
i m p e d a n c e .
T h e
a p p r o p r i a t e
l o o p
e q u a t i o n s
a r e
w r i t t e n
w i t h e a r t h
r e t u r n
b e i n g
u s e d i n
e a c h c a s e
t o
c o m p l e t e
t h e
l o o p .
T h e s e
e q u a t i o n s
a r e p r e s e n t e d
i n
t h e
f o l l o w i n g
m a t r i x :
E A
E B
EC
0
0
0
0
o
Z A , A
Z A , B
Z A G C
ZA
, S A
Z A , S B
Z A , S C
Z A
, G W
ZA
, C D
Z A , B
Z B , B
Z B , C
Z B , S A
Z B , S B
Z B , S C
Z B , G W
Z B , C D
Z A , C
Z B , C
z C , C
Z C , S A
Z C , S B
z C , S C
Z C , G W
Z C , C D
Z A
, S A
Z B , S A
Z C , S A
Z S A
, S A
Z S A
, S B
Z S A , S C
Z S A , G W
Z S A , C D
V p / f
X
l o g l o
+ 0 . 2 3 3 5
DI
Q / 1 0 0 0
f t
w h e r e
R s
i s t h e
s h i e l d
r e s i s t a n c e
a n d D l
i s t h e
a v e r a g e
r a d i u s
o f
t h e s h i e l d
i n
i n c h e s ,
a n d
Z C D , C D = R C +
0 . 0 1 8
+ j
( 0 . 0 5 2 9
V - l -
l o g 1 o
D2
+
0 . 2 3 3 5
D2
9 / 1 0 0 0
f t
w h e r e
R c
i s
t h e
c o n d u i t
r e s i s t a n c e
a n d
D 2
i s
t h e
r a d i u s
o f
t h e
Z A
, S B
Z B , S B
Z C , S B
Z S A
, S B
Z S B , S B
Z S B , S C
Z S B , G W
Z S B , C D
Z A , S C
Z B , S C
Z C , S C
Z S A , S C
Z S B , S C
Z S C , S c
Z S C , G W
Z S C , C D
Z A , G W
Z B , G W
Z C , G
W
Z S A
, G
W
Z S B , G W
Z S C , G W
Z G W , G W
Z G W , C D
Z A
, C D
Z B , C D
Z C , C D
Z S A
, C D
Z S B , C D
Z S C , C D
Z G W , C D
Z C D , C D
I A
I B
I C
I S A
S B
S C
I G W
I C D
w h e r e
Z A , A ,
Z B , B ,
Z C , C
Z S A , S A , Z S B , S B ,
Z S C , S C
Z G W , G W
Z C D , C D
s e l f - i m p e d a n c e
w i t h
e a r t h
r e t u r n
f o r t h e
p h a s e
c o n d u c t o r ,
s e l f - i m p e d a n c e
w i t h e a r t h
r e t u r n
f o r
t h e c a b l e
s h i e l d ,
s e l f - i m p e d a n c e
w i t h
e a r t h
r e t u r n
f o r
t h e
g r o u n d
w i r e ,
s e l f - i m p e d a n c e
w i t h e a r t h
r e t u r n
f o r
t h o fvnrli
c o n d u i t
i n
i n c h e s ( m a g n e t i c
e f f e c t s
i n c l u d e d ) .
F i n a l l y ,
we
h a v e
Z j j = O 0 . 0 1 2 8 + ]
( 0 . 0 5 2 9
f o r s t e e l c o n d u i t
a r e
n o t
9 / 1 0 0 0
f t
m u t u a l
r e a c t a n c e
b e t w e e
a n d
j - t h
c o n d u c t o r s
p l u s
o f t h e
e a r t h
r e t u r n
w h e i
t e r m s
a r e
a p p r o p r i a t e
c o i
o f
A ,
B , C ,
S A ,
S B , S C
CD .
N o t e
t h a t
Z A , A ,
Z B , B ,
Z C , C ,
Z G W , G W = R c N + 0 . 0 1 8 + j
(0.05
lo g
02335
- I n
t h e
i - t h
w h e r e
D i j
i s t h e
d i s t a n c e
b e t w e e n
t h e c e n t e r
o f c o n d u c t o r
i
a n d
i m p e d a n c e
t h e c e n t e r
o f c o n d u c t o r
i n
i n c h e s .
r e
t h e
i
J
N o t i c e
t h a t
t h e p h a s e
A , B ,
a n d C
c o n d u c t o r
s e l f -
mbinations
i m p e d a n c e s
w i l l
n o r m a l l y
b e
e q u a l
a n d
t h a t t h e
p h a s e
A ,
B ,
GW,
a n d
and C c o n d u c t o r
s h i e l d
s e l f - i m p e d a n c e s
w i l l
b e
e q u a l .
I n
a n d a d d i t i o n ,
s i n c e
t h e
d i s t a n c e
b e t w e e n
c o n d u c t o r
c e n t e r s
a n d
t h e
d i s t a n c e
b e t w e e n
t h e s h i e l d
c e n t e r s
are
e q u a l ,
t h e
m u t u a l
i m p e d a n c e
t e r m s
c o n d u c t o r - t o - c o n d u c t o r
a n d s h i e l d - t o - s h i e l d
w i l l
a l s o
b e e q u a l .
F i n a l l y ,
t h e
m u t u a l
t e r m s
a s s o c i a t e d
w i t h
;2 9
t h e
c o n d u i t
w i l l
b e
e q u a l ,
s i n c e
e a c h
c o n d u c t o r
i s
r e p r e s e n t e d
a t
t h e c e n t e r
o f
t h e
c o n d u i t .
T o
i n c l u d e
t h e n e u t r a l
g r o u n d i n g
r e s i s t o r
( R N )
i n t h e
m a t r i x ,
Q / 1 0 0 0
f t
t h e
v a l u e
o f t h e
r e s i s t o r
i s
a d d e d
t o e l e m e n t s
Z A , A , Z B , B ,
Z C , C ,
Z A , B ,
Z A , C ,
an d
Z B , C .
Th i s i s
evident
from
w r i t i n g
t h e
l o o p
Z
l o g l o
1
+ 0 . 2 3 3 5
D , J
1 1 5 4
7/23/2019 Are cable shield being damaged during ground Faults
http://slidepdf.com/reader/full/are-cable-shield-being-damaged-during-ground-faults 7/7
AND W O O D :
CABLE DAMAGED
D U R I N G
GROUND FAULTS?
a n d o b s e r v i n g t h a t t h e
c u r r e n t
f l o w i n t h e n e u t r a l
i s I A + I B +
I C .
o
i n c l u d e t h e l o a d
i m p e d a n c e
Z L
i n
t h e m a t r i x , 2 Z L i s
t o
e l e m e n t s
Z B , B
a n d
Z C , c ,
a n d Z L
i s
a d d e d t o
e l e m e n t
A g a i n , t h i s i s
e v i d e n t f r o m
w r i t i n g
t h e
l o o p
e q u a t i o n s
o b s e r v i n g
t h a t
t h e c u rr e nt
f l o w i n g
i n
Z L
i n p h a s e A i s I B +
o
e x a m i n e d i f f e r e n t
c o n f i g u r a t i o n s ,
t h e
a p p r o p r i a t e n e u t r a l
l o a d
i m p e d a n c e s a r e a d d e d ,
a n d
t h e
e q u a t i o n s
w h i c h
d o
a p p l y
a r e
d e l e t e d .
S o l u t i o n
o f
t h e
m a t r i x t h e n
g i v e s
t h e
d i s t r i b u t i o n s .
F o r e x a m p l e ,
c o n s i d e r
a 4 0 0 - A g r o u n d
o n p h a s e
A
o f t h e 4 / 0
AWG
c a b l e w i t h 2 / 0 AWG
g r o u n d
i n
a l u m i n u m c o n d u i t a n d
no
l o a d . T h e n e u t r a l
g r o u n d i n g
( R N )
i s a d d e d t o
t h e
e l e m e n t s
i n d i c a t e d
e a r l i e r .
S i n c e
c o n d u c t o r s
B
a n d
C
a r e
o p e n - c i r c u i t e d w i t h
z e r o c u r r e n t ,
e l e m e n t s
r e l a t i n g
t o
p h a s e
c o n d u c t o r s
B
a n d
C
a r e
r e m o v e d
t h e
i m p e d a n c e m a t r i x ( r o w s a n d
c o l u m n s
t w o a n d
t h r e e ) .
m a t r i x c a n t h e n
b e
s o l v e d
t o
g i v e
t h e c u r r e n t d i s t r i b u t i o n .
h e c u r r e n t d i s t r i b u t i o n s
f o r a
4 0 0 - A
g r o u n d f a u l t
w i t h
c o n d u i t / g r o u n d w i r e
c o n f i g u r a t i o n s
a r e c a l c u l a t e d
b y
T h e
c o n d u c t o r r e s i s t a n c e ,
d i m e n s i o n ,
a n d
g e o m e t -
r a d i u s
d a t a
w e r e o b t a i n e d f r o m
t h e c a b l e m a n u f a c t u r -
l i t e r a t u r e .
M e a s u r e d
v a l u e s
w e r e
u s e d f o r t h e
t a p e
s h i e l d
a n d
t h e
a l u m i n u m
c o n d u i t r e s i s t a n c e . F o r c a l c u l a -
w i t h
t h e
s t e e l
c o n d u i t
t h e
e f f e c t o f r e s i s t a n c e
d o m i n a t e s
u r r e n t
d i s t r i b u t i o n
t h r o u g h
t h e
c o n d u i t .
T h u s
t h e
m a g n e t i c
s a t u r a t i o n e f f e c t s
o n
i n d u c t a n c e w e r e
n e g l e c t e d
f o r
o f
t h e s e c a l c u l a t i o n s .
T h e r e s i s t a n c e
o f
t h e
s t e e l
a l s o
v a r i e s
w i t h c u r r e n t a s s h o w n i n
F i g .
4 .
T h e
c o n d u i t r e s i s t a n c e a t 1 2 5 A
w a s u s e d
f o r
c a l c u l a t i o n s
t h e 2 / 0
AWG g r o u n d
w i r e ,
a n d
t h e
r e s i s t a n c e
a t 2 2 5 A
u s e d
f o r c a l c u l a t i o n s w i t h o u t t h e 2 / 0
AWG
g r o u n d
w i r e .
t h e
t e s t
s e t u p
d i d
n o t
i n c l u d e
a n
e a r t h
r e t u r n
p a t h ,
t h e
a n d
r e a c t a n c e t e r m s
f o r t h e e a r t h r e t u r n
were
m a d e
l a r g e
s o
t h a t
t h e e a r t h
c u r r e n t
was
n e g l i g i b l e .
T h e
o f t h e c a l c u l a t i o n s a n d
c o m p a r i s o n
w i t h t h e m e a s u r e d
a r e p r e s e n t e d i n
T a b l e
I I I .
2 0 0 - A r e s i s t i v e
l o a d w a s
a d d e d
t o
t h e m o d e l f o r t h e c a s e
h e
4 / 0
AWG
c o n d u c t o r
w i t h w i r e s h i e l d
a n d
2 / 0 AWG
w i r e
i n PVC c o n d u i t .
T h e r e s u l t s
o f
t h e s e c a l c u l a t i o n s
c o m p a r i s o n w i t h
c a l c u l a t i o n s w i t h o u t t h e
l o a d
r e p r e s e n t e d
g i v e n
i n T a b l e I V .
s u m m a r y ,
t h e
c a l c u l a t e d d a t a
a g r e e
w e l l
w i t h
t h e
d a t a .
T h i s p a p e r d e a l s
s p e c i f i c a l l y
w i t h 4 / 0 AWG
a n d
r e s i s t a n c e
g r o u n d e d
s y s t e m s .
H o w e v e r ,
t h e c a l c u -
m e t h o d s
s h o w n c a n r e a d i l y
b e
a p p l i e d t o i n v e s t i g a t e
c u r r e n t s
f o r
o t h e r
c a b l e s i z e s ,
c a b l e c o n f i g u r a t i o n s ,
a n d
g r o u n d i n g m e t h o d s .
A C K N O W L E D G M E N T
e
a u t h o r s w i s h
t o t h a n k
A n a c o n d a - E r i c s s o n
I n c .
f o r
t h e
c a b l e
s a m p l e s
f o r t h e s e t e s t s
a n d f o r t e c h n i c a l
u s e d
i n p r e p a r i n g t h i s
p a p e r . T h e y a l s o w i s h
t o
t h a n k
T . R o s e o f
E l e c t r o - T e s t I n c .
f o r
p r o v i d i n g
t e c h n i c a l
o n
t h e
t e s t s e t u p a n d f o r
p a t i e n t l y a l l o w i n g
u s
t o
u s e
h i s
s p a c e f o r s e v e r a l
w e e k s d u r i n g t h e
t e s t i n g .
R E F E R E N C E S
[ I ]
S h o r t
C i r c u i t
P e r f o r m a n c e
o f
M e t a l l i c S h i e l d s and S h e a t h
I n s u l a t e d C a bl e , 2 n d
e d . , ICEA P u b .
P 4 5 - 4 8 2 ,
S o u t h
Y a r m o u t h ,
A u g .
1 9 7 9 .
[ 2 ]
O p t i m i z a t i o n o f t h e
d e s i g n o f m e t a l l i c
s h i e l d - C o n c e n t r i c
c o n d u c
o f
e x t r u d e d
d i e l e c t r i c c a b l e s u n d e r f a u l t
c o n d i t i o n s , E l e c t r i c P
R e s .
I n s t . ,
P a l o
A l t o ,
CA,
E L - 3 0 1 4 ,
R e s . P r o j e c t
1 2 8 6 - 3
F i n a l
R
A p r .
1 9 8 3 .
[ 3 ]
D .
R .
S m i t h a n d
J .
V .
B a r g e r ,
I m p e d a n c e
a n d c i r c u l a t i n g
c u
c a l c u l a t i o n s
f o r
UD
m u l t i - w i r e c o n c e n t r i c n e u t r a l
c i r c u i t s ,
p r e s
a t
t h e U n d e r g r o u n d
D i s t r i b u t i o n C o n f . ,
D e t r o i t , M I , S e p t . 2 7
1 9 7 1 .
[ 4 ]
C .
L a n d i n g e r
a n d L .
D . C r o n i n ,
F a u l t
t e s t s o n e m b e d d e d
c o p p e r
a n d
c o p p e r
t a p e
s h i e l d e d
s i n g l e
c o n d u c t o r c a b l e s ,
p r e s e n t e d a
I E EE PE S
W i n t e r M e e t i n g , New Y o r k ,
NY, J a n .
2 8 - F e b . 2 , 1 9 7
[ 5 ]
M.
A . M a r t i n , D . A . S i l v e r ,
R . G .
L u k a c ,
a n d R .
S u a r e z , Normal
s h o r t
c i r c u i t
o p e r a t i n g c h a r a c t e r i s t i c s
o f m e t a l l i c
s h i e l d e d s o l i d d i
t r i c
p o w e r
c a b l e , p r e s e n t e d a t t h e IEEE
PES Summer
M e e t i n g
EHV/UHV
C o n f . , V a n c o u v e r , B C ,
C a n a d a , J u l y 1 5 - 20 , 1 9 73 .
[ 6 ]
A .
J .
B i s s o n
a n d
E .
A . R o c h a u , I r o n
c o n d u i t
i m p e d a n c e e f f e c
g r o u n d c i r c u i t s y s t e m s ,
p r e s e n t e d a t t h e AIEE
W i n t e r G e n
M e e t i n g , N ew Y o r k , NY,
J a n .
1 8 - 2 2 , 1 9 5 4 .
[ 7 ]
R .
H .
K a u f m a n n ,
Some
f u n d a m e n t a l s
o f
e q u i p m e n t - g r o u n d i n g
c i
d e s i g n ,
p r e s e n t e d
a t t h e AIEE
Summer a n d P a c i f i c
G e n e r a l M e e t
L o s
A n g e l e s ,
CA,
J u n e 2 1 - 2 5 ,
1 9 5 4 .
[ 8 ] N a t i o n a l
E l e c t r i c a l
Code 1 9 8 4 ,
NFPA
S t a n d a r d 7 0 - 1 9 8 4 , N a t i
F i r e
P r o t e c t i o n
A s s o c i a t i o n ,
1 9 8 3 .
P a u l
S . Hamer ( S ' 7 0 - M ' 7 4 - S ' 7 8 - M ' 7 9 )
r e c e
t h e B . S . E . E .
d e g r e e
f r o m t h e
V i r g i n i a P o l y t e c
I n s t i t u t e a n d
S t a t e
U n i v e r s i t y , B l a c k s b u r g , VA,
t h e M . S . E . E .
d e g r e e
f r o m
O r e g o n
S t a t e
U n i v e r s
C o r v a l l i s ,
O R ,
i n
1 9 7 2
a n d
1 9 7 9 ,
r e s p e c t i v e l y
He
j o i n e d W e s t i n g h o u s e
E l e c t r i c
C o r p o r a t i o
1 9 7 2
a n d
h e l d p o s i t i o n s
a s
a S er vi ce E n g i n e e
t h e
L a r g e
G e n e r a t o r
D e p a r t m e n t
a n d
a s
an
I n
t r i a l Power
S y s t e m s E n g in e er
a n d
R e s i d e n t
E
n e e r
f o r t h e
I n d u s t r y S e r v i c e s
D i v i s i o n . S i n c e
h e
h a s b e e n w it h t h e
C h e v r o n C o r p o r a t i o n
E
n e e r i n g D e p a r t m e n t w h e r e h e i s
c u r r e n t l y
a S t a f f E l e c t r i c a l
E n g i n e e r .
M r .
Hamer
i s a
R e g i s t e r e d
E l e c t r i c a l
E n g i n e e r i n
C a l i f o r n i a .
B a r r y
M.
Wood
( M ' 7 3 - M ' 7 9 )
r e c e i v e d
B . S . E . E . d e g r e e f r o m
V i r g i n i a P o l y t e c h n i c
I n s t
a n d
S t a t e U n i v e r s i t y , B l a c k s b u r g , VA,
a n d
M . S . E . E .
d e g r e e f r o m t h e U n i v e r s i t y
o f
P i t t s b u
P i t t s b u r g h , PA
i n 1 9 7 2
a n d
1 9 7 8 ,
r e s p e c t i v e l y
From 1 9 7 2 t o 1 9 7 7 h e
was
e m p l o y e d
b y
W
t i n g h o u s e
E l e c t r i c C o r p o r a t i o n ,
P i t t s b u r g h ,
P o w e r
S y s t e m s
E n g i n e e r .
I n
1 9 7 8
h e
j o i n e d
Graw E d i s o n
C o m p a n y , C a n o n s b u r g ,
P A ,
S e n i o r P o w e r
S y s t e m s E n g i n e e r , a n d
i n
1 9 8
j o i n e d E l e c t r o - T e s t ,
I n c . , S a n Ramon,
CA,
S e n i o r
E l e c t r i c a l E n g i n e e r .
He i s
c u r r e n t l y
a
S u p e r v i s o r y
E l e c t r i c a l
E n g i
w i t h E n g i n e e r i n g
T e c h n o l o g y
I n d u s t r i e s , I n c .
( a
s u b s i d i a r y
o f E l e c t r o - T
I n c . ) , S a n
R a m o n .
H i s
s p e c i a l t y i s
e n g i n e e r i n g a n a l y s i s o f
e l e c t r i c a l po
s y s t e m s .
M r . Wood
i s
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R e g i s t e r e d P r o f e s s i o n a l
E n g i n e e r
i n t h e
S t a t e
o f
C a l i f o
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t h e
C o m m o n w e a l t h
o f
P en n s yl v an i a a n d P a s t
C h a i r m a n o f
t h e I
O a k l a n d - E a s t B a y
I n d u s t r y A p p l i c a t i o n s
S o c i e t y C h a p t e r
a n d
t h e
I
O a k l a n d - E a s t
B a y
S e c t i o n .