【電験3種】地絡過電流継電器（GR）と地絡方向継電器（DGR）の違い

電験3種でよく出題される「地絡過電流継電器（GR）」と「地絡方向継電器（DGR）」の違いを解説付きでまとめています。

GRとDGRの主な違い
地絡過電流継電器（GR）の仕組みと特徴
地絡方向継電器（DGR）の仕組みと特徴
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GRとDGRの主な違い

「地絡過電流継電器（GR）」と「地絡方向継電器（DGR）」の主な違いは以下の通りです。

特徴	地絡過電流継電器 (GR)	地絡方向継電器 (DGR)
検出要素	零相電流 $I_0$ のみ	零相電流 $I_0$ ＋零相電圧 $V_0$
必要な機器	ZCT	ZCT ＋ ZPD
方向判定機能	なし	あり
もらい事故のリスク	高い（構内ケーブルが長いと誤動作しやすい）	回避できる（自構内の事故のみを確実に遮断）
主な用途	構内末端のフィーダー保護など、影響範囲が限定的な箇所	受電点の区分開閉器（PAS等）など、波及事故防止が必須の箇所

最大の違いは、「地絡電流の大きさだけを見るか」、それとも「地絡電流の大きさと流れる方向の両方を見るか」という点にあります。高圧受電設備における保護協調や、波及事故（もらい事故）を防ぐ上で非常に重要な概念となります。

現代の高圧受電設備において、受電点の区分開閉器（PASやUGSなど）には「地絡方向継電器（DGR）」の設置が基本となっています。配電線の地中化や、需要家構内の高圧ケーブルの長距離化により、系統全体の「対地静電容量」が非常に大きくなっています。対地静電容量が大きいと、どこかで地絡事故が起きた際に、健全な回線からも大きな地絡電流（充電電流）が事故点に向かって流れ込みます。もし受電点にGRを採用していると、この流れ込む電流を「自分の構内での事故」と勘違いして遮断器をトリップさせてしまい、本来停電する必要のない需要家まで停電してしまいます。これを防ぐため、方向判定機能を持つDGRの設置が基本となっています。

それぞれの仕組みと特徴を詳しく解説します。

地絡過電流継電器（GR）の仕組みと特徴

「地絡過電流継電器（GR: Ground Relay）」は、地絡事故が発生した際に生じる零相電流 $I_0$ の大きさのみを検知して動作する継電器です。

ケーブルをまとめて貫通させる零相変流器（ZCT）を使用し、行きと帰りの電流のアンバランス（漏れ電流＝零相電流 $I_0$）を検出します。この電流値があらかじめ設定した整定値を超えると、遮断器に引き外し信号を送ります。

特徴

機器の構成がシンプルで、コストが比較的安価です。
自構内（負荷側）での地絡と、他構内（電源側や別回線）での地絡を区別できません。特に、構内のケーブル長が長く対地静電容量が大きい場合、他所の事故であっても充電電流が自構内のZCTを逆流してしまい、誤動作によって停電を引き起こす「もらい事故」のリスクがあります。

地絡方向継電器（DGR）の仕組みと特徴

地絡方向継電器（DGR:Directional Ground Relay）は、零相電流 $I_0$ の大きさに加えて、零相電圧 $V_0$ を検出し、その位相差（方向）を見て動作する継電器です。

ZCTで零相電流 $I_0$ を検出すると同時に、零相電圧検出器（ZPD）を用いて高圧配電線の零相電圧 $V_0$ を検出します。地絡電流は必ず「電源側から事故点に向かって」流れるという特性を利用し、$V_0$ を基準とした $I_0$ の位相（角度）を比較することで、事故が「自構内（負荷側）」で起きているのか、「他所（電源側）」で起きているのかを判定します。