DGR試験の手順｜GRとの違いと位相特性試験の読み方

GRとDGRの違いを聞かれて、うまく説明できない。位相と言われると身構えてしまう。そんな若手技術者に向けた記事です。DGR（地絡方向継電器）の試験を、GRとの違いから動作電流試験、動作電圧試験、位相特性試験、連動試験まで順に追います。位相の基準をどこに取るかという、つまずきやすい点も扱います。

GRとDGRは何が違うのか

この章でわかること：DGRが位相まで見る理由と、ZCT・ZPDの役割。

GR（地絡継電器）は零相電流Ioだけで動作します。整定値を超えれば動作する、単純な仕組みです。

DGRは零相電圧Voも見ます。さらに、VoとIoの位相差も見ます。

位相まで見るのは、地絡が構内で起きたのか、系統側で起きたのかを区別するためです。

区別が必要な理由は、もらい事故です。系統側の地絡で、自分の構内の継電器が動作してしまう現象です。

構内のケーブルが長いと起こりやすくなります。ケーブルの対地静電容量を通って電流が流れるためです。

この電流は、GRから見れば地絡電流と区別がつきません。DGRは方向を判別して、これを防ぎます。

検出する機器も分かれています。

• ZCT（零相変流器）：零相電流Ioを検出する
• ZPD（零相電圧検出装置）：零相電圧Voを検出する

GRはZCTだけで動きます。

よくある失敗：DGRをGRの上位機種と考え、電流だけ合っていればよいと思い込むことです。

試験前の準備と結線

この章でわかること：DGR特有の結線と、記録しておく項目。

準備の基本はOCRと同じです。整定値の記録、切離し端子の操作、停電範囲の周知は共通で、手順は誘導形OCRの試験手順｜円板形過電流継電器の実践ガイドで扱いました。

それがなぜ必要かという背景は、親記事保護継電器試験の基礎｜なぜ行い、何を試験するのかで扱っています。

記録する整定値はGRより項目が増えます。

• 動作電流
• 動作電圧
• 位相（最大感度位相角）
• 時限

写真も残してください。位相の設定は数値だけでは分かりにくいためです。

結線は3系統になります。

• 電流回路：試験器からZCT二次側へ
• 電圧回路：試験器からZPD回路へ
• 接点：継電器の動作接点を試験器の検出入力へ

OCRとの違いは、電圧回路が増えることです。

配線が増えるぶん結線ミスが起きやすくなります。印加の前に、どの線がどの回路かを一本ずつ確認してください。

ZCT二次側とZPD回路は、切離し端子で系統から分離します。分離が不完全だと、試験電流が系統側へ回り込みます。

試験器は無ひずみ試験機を使っています。位相まで振れる機種なので、OCRからDGRまで機器を持ち替えずに進められます。

よくある失敗：電圧回路の結線を後回しにして、電流だけで動作しないと悩むことです。

動作電流試験

この章でわかること：電流側の測り方と、電圧を先に固定する理由。

DGRは電圧と電流がそろわないと動作しません。

そのため、電流を測るときは電圧を先に固定します。整定値より十分高い電圧を加えた状態にします。

位相も動作領域の中に入れておきます。これで電流だけが動作を決める条件になります。

手順は次のとおりです。

• 電圧を整定以上に固定する
• 位相を動作領域内に設定する
• 電流を0から一定の速さで上げる
• 動作した電流値を読み、記録する
• 電流を下げ、復帰値を確認する

電流の上げ方はOCRと同じで、一定の速さで滑らかに上げます。

判定は整定表とメーカー資料で確認してください。

値が出ないときは、まずZCTの極性を疑います。極性が逆だと、位相が180度ずれた状態になります。

動作領域から外れるため、電流を上げても動作しません。不良と決めつける前に結線を見てください。

出力レンジも確認します。大きすぎると細かい値を追い込めません。

電流が合っていても、それだけで保護は成立しません。

よくある失敗：位相を動作領域の外に置いたまま電流を上げ、継電器の不良と判断することです。

動作電圧試験

この章でわかること：電圧側の測り方と、AND条件という考え方。

今度は固定するものを入れ替えます。電流を整定以上に固定し、電圧を上げていきます。

手順は次のとおりです。

• 電流を整定以上に固定する
• 位相を動作領域内に設定する
• 電圧を0から一定の速さで上げる
• 動作した電圧値を読み、記録する
• 電圧を下げ、復帰値を確認する

ここで押さえてほしいのが、AND条件という考え方です。

DGRは、電流・電圧・位相の3つがすべて条件を満たしたときだけ動作します。どれか1つでも外れれば動作しません。

動作電流試験に合格しても、確かめたのは条件の1つです。3つそろって、初めて保護が成立します。

系統によっては、地絡時に十分なVoが出ないことがあります。接地方式によって零相電圧の大きさが変わるためです。考え方は設備ごとに異なるので、整定表と設計資料で確認してください。

よくある失敗：ZPD回路の結線を取り違え、意図したものと違う電圧を加えて記録することです。

位相特性試験と慣性不動作試験

この章でわかること：位相特性の意味と、基準の取り方。

ここがDGR試験の難しいところです。

位相特性とは、VoとIoの位相差によって動作するかどうかが決まる性質です。同じ大きさの電流でも、位相が違えば結果が変わります。

地絡の方向によって、VoとIoの位相関係が変わるからです。

構内で地絡が起きたときと、系統側で起きたときでは、電流の向きが逆になります。向きの違いが、位相差として現れます。

DGRはこれを利用し、特定の位相範囲でだけ動作するように作られています。

この範囲を動作領域と呼びます。範囲の外は不動作領域です。動作領域の中心にあたる位相を、最大感度位相角と呼びます。

試験では、位相を振って境界を測ります。手順は次のとおりです。

• 電流と電圧を、動作する大きさに固定する
• 位相を最大感度位相角に合わせ、動作を確認する
• 位相を少しずつ進み側へ動かし、動作しなくなる点を読む
• 同じように遅れ側へ動かし、境界を読む
• 両側の境界値を記録する

測っているのは、動作領域の広さです。境界が整定どおりかを確認します。

ここで、この記事で最も伝えたい点を書きます。

この試験は、動くことの確認だけではありません。方向が逆のとき、つまり系統側の事故で動作しないことの確認でもあります。

不動作領域で動いてしまえば、もらい事故は防げません。動作領域の確認と同じ重みで見てください。

次は位相の基準です。ここを曖昧にしたまま進めると、値が合いません。

私がつまずいたのは、ここでした。位相の基準を線間電圧に取るか相電圧に取るかで、30度変わります。これを分かっていなかったため、測定値が想定と食い違いました。

試験器の表示が進みなのか遅れなのかも、最初は分かりませんでした。基準を明確にしてから測る。位相特性試験で一番大事なのは、この一点だと考えています。

試験の前に確認する項目は3つです。

• 位相の基準は線間電圧か、相電圧か
• 試験器の表示は進み方向か、遅れ方向か
• 整定表の位相は、どの基準で書かれた値か

3つがそろって、初めて測定値と整定値を比べられます。

慣性不動作試験は、瞬間的な入力で動作しないことを確認する試験です。

雷や開閉サージで、ごく短い時間だけ電流が流れることがあります。これで遮断器が動作すれば、不要な停電になります。

私の現場では、慣性不動作試験は実施していません。設備や客先の仕様によって扱いが変わる項目です。実施の要否は点検仕様書で確認してください。

よくある失敗：位相の基準を確認せずに測り、整定値と比べられない数値を記録することです。

連動試験と後始末、まとめ

この章でわかること：連動試験の範囲と、DGR試験で確認していること。

連動試験は、継電器の接点が閉じてから遮断器が開くまでを一連で確認します。

• 切離し端子を通常の状態へ戻す
• 継電器が動作する条件を加える
• 遮断器が開放することを確認する
• 表示灯、警報、記録装置の動作を確認する

接点が閉じても、その先の配線が切れていれば遮断器は開きません。特性試験とは別に確認します。

後始末の項目は次のとおりです。

• 整定値を試験前の記録どおりに戻す
• 切離し端子を復旧する
• ZCT二次側の短絡を解除する
• 端子の締付を確認する

整定値の戻しは2人で確認します。位相の設定は見落としやすいため、特に注意してください。

DGR試験は、動くことと動かないことの両方を確認する試験です。動作領域で動くこと、不動作領域で動かないこと。この2つがそろって、もらい事故を防げます。

成績書は前回値と並べて残してください。位相の境界値は、変化が出れば機器の状態を知る手がかりになります。

位相は、最初は取っつきにくい概念です。ただ、基準さえ決めてしまえば、あとは数値を読むだけです。

試験の全体像や、ほかの継電器で何を確認するのかは、親記事保護継電器試験の基礎｜なぜ行い、何を試験するのかでまとめています。