地絡継電器（GR）と地絡方向継電器（DGR）の違いと使い分けをわかりやすく解説

2025.12.29

高圧受電設備では、地絡事故の検出が非常に重要です。
地絡検出に使われる代表的な保護継電器には、

  • 地絡継電器（GR）
  • 地絡方向継電器（DGR）

の2種類があります。

本記事では、
ZCT（零相電流）・ZPD（零相電圧）の原理から、
ケーブル長による誤動作の理由、
方向性継電器が必要になる距離の考え方まで、実務目線で解説します。

地絡継電器（GR）の基本原理

ZCT（零相電流）による地絡検出

一般的な地絡継電器は、ZCT（Zero-phase Current Transformer：零相変流器）を用いて地絡を検出します。

  • 三相電流（R・S・T）を一括で検出
  • 正常時：三相電流のベクトル和＝0
  • 地絡時：差分電流（零相電流）が発生

この零相電流が設定値を超えると、地絡と判断して動作します。

地絡方向継電器（DGR）の仕組み

ZCT ＋ ZPD による方向判別

地絡方向継電器は、

  • ZCT（零相電流）
  • ZPD（零相電圧）

の両方を使って動作します。

零相電圧（ZPD）とは

零相電圧は、
中性点に電圧が発生しているかどうかを検出しています。

  • 地絡がない → 中性点電圧なし（OVなし）
  • 地絡がある → 中性点電圧が発生（OV発生）

この零相電流と零相電圧の位相関係から、

  • 地絡が一次側（自設備側）
  • 地絡が二次側（負荷側）

のどちらで起きているかを判別できるのが、
地絡方向継電器の最大の特徴です。

ケーブルが長いときは地絡方向継電器

一般的には50mを超えるとき、もらい事故（電力側の地絡）防止の観点からも。

ここで「もらい事故」の正体を整理しておきます。構外（他の需要家や配電線）で地絡が起きると、系統に零相電圧が発生し、自分のケーブルの静電容量を通じて零相電流が流れます。無方向のGRはこの電流を「自分の構内の地絡」と区別できないため、何も悪くないのにトリップしてしまう——これがもらい事故です。ケーブルが長い（＝静電容量が大きい）ほどこの電流が大きくなるため、方向判別できるDGRが必要になります。

なぜケーブルが長いと誤動作しやすいのか

静電容量電流の影響

高圧ケーブル（CVTなど）には静電容量があります。
ケーブルが長くなるほど、地絡していなくても零相電流が流れるようになります。

無方向地絡継電器が誤動作する距離の計算例

条件

  • ケーブル：CVT 38sq
  • 地絡継電器整定値：200mA
  • 周波数：50Hz
  • ケーブル静電容量：0.32 μF/km
  • 系統電圧：6.6kV

計算式

0.2 = (6600 / √3) × 2π × 50 × 3 × (0.32 × 10⁻⁶) × X

これを解くと、

X = 0.174 km = 約174 m

つまり、約174mで継電器が動作してしまう計算になります。

しかし、実務では、

  • 製品誤差
  • 温度・劣化
  • 不平衡電流

などを考慮する必要があります。

👉 安全率1/3を取ると約50m

85mを超えると誤動作しやすい理由

  • ケーブル静電容量による零相電流が増加
  • 無方向SOGでは「地絡」と区別できない
  • 微小な不平衡でも整定値を超えやすい

特に85m以上になると、
誤動作・不要動作のリスクが一気に高まります。

高圧ケーブルのシールド接地と注意点

基本ルール

  • 100m未満：片側接地
  • 100m以上：両側接地

両側接地の注意点

両側接地をすると、
シールド線に循環電流が流れます。

この循環電流が、

  • ZCTを通過
  • 地絡電流と誤認

することで、誤動作の原因になります。

👉 シールド接地線をZCTに通すか通さないかは、接地位置とZCTの位置関係で決まります。
・ZCTより負荷側でシールドを接地する場合 → 接地線をZCTに通してから接地
・ZCTより電源側で接地する場合 → 通さない
丸暗記ではなく「地絡電流の帰り道がZCTの中で相殺されるか」で考えるのが確実です。詳しくは高圧ケーブルの記事のシールドアース解説を参照してください。

地絡継電器の設置実務の考え方

  • 通常の受電設備
    　→ SOGで一括監視
  • 高圧で他設備へ送電する場合
    　（サブ変電設備・高圧機器など）
    　→ 送り出し回路ごとにZCT・DGRを設置

ZCTはメーカー混在に注意

ZCTはメーカーごとに、

  • 感度
  • 飽和特性
  • 位相特性

が異なります。

そのため、

ZCTだけ別メーカーにすると、動作電流がズレる

というトラブルが起こりがちです。

👉 継電器とZCTは同一メーカーで統一
👉 仕様書の「適合ZCT」を必ず確認

試験・点検での確認ポイント

  • GRの試験：動作電流値・動作時限の確認が基本
  • DGRの試験は手順が少し変わる：零相電流だけでなく零相電圧（ZPD入力）との位相を合わせて試験する必要があります。試験器の結線もV0・I0の両方が必要で、位相特性（動作範囲）の確認まで行います
  • ZCT一次通電試験：ZCTから継電器までの回路を含めた総合確認
  • シールド接地線の経路確認：ZCTへの通し方が正しいか（上記の原則どおりか）を目視で確認

まとめ

  • 地絡継電器：ZCTで零相電流を検出
  • 地絡方向継電器：ZCT＋ZPDで方向判別
  • ケーブルが長いほど静電容量電流が増える
  • 50m以上は方向性継電器が安全
  • シールド接地・ZCT配線は誤動作対策の要
  • ZCTのメーカー混在は要注意
  • もらい事故の正体は「構外の地絡＋自分のケーブルの静電容量電流」
  • DGRの試験は零相電圧との位相合わせが必要で、GRより手順が増える
  • 🔗 高圧受電設備の概要｜6,600Vを安全に受けるための基本構成

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