盤内DGR（地絡方向継電器）とZCT・ZPTの配線極性｜貫通方向k-l・シールド接地線処理と不動作・誤作動対策【内線規程・JIS C 4609】

高圧受電設備（キュービクル）の地絡保護において、屋外のPAS/SOGと並び重要となるのが盤内に設置される「DGR（地絡方向継電器）」です。

しかし、年次点検や竣工試験の現場では、

• 「ZCTにケーブルを通す向き（k/l）を逆にしてしまった…」
• 「高圧ケーブルのシールド接地線をZCTにどう通せばいいのか分からない」
• 「構外地絡（隣の事業所の事故）なのに、自社のDGRがもらい事故でトリップした」

といったトラブルが絶えません。DGRの誤作動や不動作の原因の8割以上は、ZCT・ZPTの結線ミスやシールド接地の施工ミスによるものです。

本記事では、JIS C 4609（高圧地絡方向継電器）、内線規程、高圧受電設備規程に準拠し、ZCTの貫通方向、シールド接地線の正しい処理方法、ZPTの極性、現場での試験手順までをファクトベースで徹底解説します。

1. DGR（地絡方向継電器）の原理とZCT・ZPTの役割

単なる地絡過電流継電器（GR）と違い、DGRは「地絡電流の向き（方向）」を判別して動作します。

① なぜ「方向」の判別が必要なのか？

高圧対地浮遊容量（ケーブルの静電容量）が存在するため、構外（電力会社側や隣の事業所）で地絡事故が起きた際にも、自社のケーブルを通って充電電流（進み電流）が流れます。

• GR（方向なし）：電流の大きさだけで判定するため、構外事故の充電電流に反応して「もらい事故トリップ（不要遮断）」を起こす。
• DGR（方向あり）：地絡電流（I0）と地絡電圧（V0）の「位相（ベクトル関係）」を監視し、事故が「自社構内」で起きた場合のみ遮断信号を出す。

【DGRの構成要素】
 ZCT（零相変流器） ──── 零相電流（I₀）を検出
       ＋             ├─ 2つのベクトル（位相差）から事故方向を判別！
 ZPT（零相電圧検出器）── 零相電圧（V₀）を検出

2. ZCT（零相変流器）の配線実務：貫通方向（k-l）とシールド接地処理

ZCTの配線において、現場で最も間違いが多いのが「貫通方向」と「高圧ケーブルのシールド接地線の通し方」です。

① 貫通方向のルール：電源側（k）➔ 負荷側（l）

ZCTの銘板には必ず「k」と「l」が表記されています。

• k側：電源側（高圧引き込み側・電源側）
• l側：負荷側（変圧器・高圧機器側）

必ず高圧ケーブルを「k側から挿入し、l側へ引き抜く」ように貫通させます。向きを逆に（l➔k）通してしまうと、検出される零相電流の位相が180度反転するため、「構内地絡で動かず、構外地絡で誤作動する」という最悪の状態になります。

② 【最重要】高圧ケーブルのシールド接地（アース線）の通し方

高圧CVTケーブル等の銅テープ遮蔽層（シールド）から取る接地線（D種接地）の処理には、明確な物理ルールが存在します。

【パターンA：ZCTの「電源側（k）」でシールドを接地する場合】
 ➔ 接地線はZCTを「通さずに」直接接地端子へ接続する。

【パターンB：ZCTの「負荷側（l）」でシールドを接地する場合（現場で一般的）】
 ➔ 接地線を一度ZCTの中に「折り返して通し直してから」接地端子へ接続する！

なぜ「折り返し」が必要なのか？

高圧ケーブル内部で地絡事故が起きると、地絡電流は「芯線」を通って事故点へ行き、遮蔽銅テープ（シールド）を通って接地線へと戻ってきます。

もしZCTより負荷側でシールド接地を取る際、接地線をそのまま接地端子へ繋ぐと、「芯線を流れる事故電流」と「シールドを戻る地絡電流」がともにZCTを通過するため、磁束が相殺されて$I_0$がゼロと検知されてしまいます。

接地線をZCTの中に反対向きにくぐらせる（折り返す）ことで、シールドを戻る電流の磁束を打ち消し、正しい地絡電流のみをZCTに検知させることができます。

3. ZPT（零相電圧検出器）の結線と極性合わせ

地絡電圧（V0）を検出するZPT（零相電圧検出器：Zero-phase Voltage Threshold Device）またはEVT（接地形計器用変圧器）の結線も、位相判定の基準となる重要な部分です。

① ZPTの端子構成と接続

高圧三相母線（R・S・T）にZPT本体を接続し、二次側端子からDGRへ電圧信号を送ります。

• 一次側：高圧母線（R, S, T）およびアース（E）に接続
• 二次側：DGRの電圧入力端子（P1, P2 や y1, y2 などメーカー指定端子）に接続

② 極性ミスの影響

二次側配線の極性が反転（P1とP2が逆接続）すると、DGRが認識する零相電圧の基準位相が180度ズレてしまいます。この場合もZCTの逆貫通と同様に、構内事故で不動作、構外事故で誤作動の原因となります。

4. 現場でのDGR試験実務（竣工・年次点検）

DGRが正常に動作するか確認するため、現場では専用の「地絡多機能試験器（地絡位相試験器）」を用いて以下の試験を実施します。

現場で実施する主な5大試験項目

1.最小動作電流試験（感度電流試験）

V0（電圧）を一定（例：定格の20%等）印加した状態で、I0（電流）をゼロから徐々に増やし、DGRが動作する最小電流（設定値：一般に0.1A〜0.2A等）を測定する。

2.最小動作電圧試験（感度電圧試験）

I0（電流）を一定印加した状態で、V0（電圧）を徐々に増やし、動作する最小電圧（設定値：一般に5%〜10%等）を測定する。

3.動作時間試験

定格の400%の電流および規定電圧を急変印加し、トリップ信号が出るまでの時間（標準設定：0.1秒〜0.2秒以内）を測定する。

4.位相特性試験（進み・遅れ感度角測定）

I0とV0の位相差を変化させ、DGRが動作する「動作範囲（感度角：一般に最大感度角45°を中心とした範囲）」を測定し、不動作範囲で正しくロックされるか確認する。

5.慣性不動作試験

遮断器の投入時等に発生する瞬間的な過渡電圧・電流で誤作動しないか確認する。

📖 【高圧試験】高圧ケーブルの直流耐圧試験（DC22kV）と漏れ電流測定はこちら

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5. 現場トラブルシューティングと安全管理

構外地絡で自社DGRが誤作動した時のチェックリスト

• [ ] ZCTの貫通方向：k（電源側）➔ l（負荷側）の向きになっているか？
• [ ] シールド接地の折り返し：ZCTの負荷側で接地を取る際、接地線がZCTを逆くぐりしているか？
• [ ] DGRの位相設定：最大感度角の設定（標準：進み45°等）がメーカー指定通りか？
• [ ] ZPT二次側配線：極性（P1/P2等）の誤接続はないか？

【重要注記】現場での最終判定について

※本記事に記載の結線方式・試験値・設定値は、JIS C 4609および一般的なメーカー（オムロン・三菱電機・戸上電機製作所・オムロン等）の標準仕様に基づくものです。

現場での施工・試験にあたっては、導入機器の付属結線図、メーカー取扱説明書、および管轄の電気主任技術者・保安協会の指示を必ず優先してください。

まとめ：正しい結線と位相確認が事故を防ぐ

盤内DGRは、地絡事故時の波及事故を防ぐ命綱です。

1. ZCT貫通方向：電源側を「k」、負荷側を「l」とし、k ➔ l にケーブルを通す。
2. シールド接地：ZCTより負荷側で接地を取る場合は、必ずZCTに接地線を折り返して通す。
3. 位相判定：ZPTの極性とZCTの位相合わせにより、構内事故のみを確実に遮断する。

配線施工時・点検時には必ずこの3点を再確認し、信頼性の高い高圧受電設備を維持しましょう！

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