この記事では、地絡方向継電器（Directional Earth Fault Relay）である「67N」と「67G」の違い、そして抵抗接地方式（高抵抗・低抵抗いずれも）を採用した際に感度が鈍る理由を、理屈・数式・ベクトル・現象・実務対策の観点から徹底的に解説します。
1. 地絡方向継電器の基本動作（ゼロ相系で考える）
地絡方向継電器（67N／67G）は、零相電圧（3V₀）と零相電流（3I₀）の位相関係をもとに、地絡が母線側なのか線路側なのかを判定します。方向要素は3V₀×3I₀の有効分（cosφ）に比例して動作するため、零相電流の大きさと位相が感度を左右します。
2. 接地方式が零相回路に与える影響
単相地絡時の零相回路は、系統の零相インピーダンスZ₀に中性点インピーダンスZn（＝接地抵抗Rnなど）が直列に入る形になります。その関係は以下のように表せます：
3V₀ = (Z₀ + Zn) × 3I₀
3I₀ = 3V₀ / (Z₀ + Zn)
抵抗接地ではZn = Rn（実数成分）となるため、零相回路のインピーダンスが大きくなり、角度も抵抗寄りになります。結果として、零相電流（3I₀）が小さくなり、電流位相が電圧に近づく（抵抗的になる）ため、感度が下がります。
3. 感度低下の主要因
抵抗接地で地絡方向継電器の感度が鈍る主な要因は以下の5つです。
- ① 零相電流（3I₀）の絶対値が小さくなる
- ② 零相電流と零相電圧の位相関係が抵抗寄りに変化し、方向要素の特性角と合わなくなる
- ③ 健全相の対地静電容量電流と合成され、合成電流の有効分が減る
- ④ 故障抵抗（アーク抵抗・大地抵抗）の影響でさらに3I₀が減少し、方向判定マージンが小さくなる
- ⑤ 外乱（CT誤差・誘導電流）が相対的に大きくなり、誤方向や未動作が起こりやすくなる
4. 数式的視点から見た感度低下
方向継電器では零相補償係数 k₀ = (Z₀ – Z₁)/Z₁ を用いて零相成分を補正しますが、抵抗接地ではZ₀が抵抗性に寄るため、k₀の角度が変化します。これにより、方向要素で計算される有効トルクが設計値とずれ、感度低下を招きます。
5. 実際の現場で起こる“鈍り方”の例
高抵抗接地（HRG：地絡電流5〜10A級）の場合、容量電流と合成されて位相が不安定になり、3I₀が数A〜十数A程度と非常に小さいため、CTの合成誤差が無視できなくなります。低抵抗接地（LRG：数百A級）では、電流は比較的大きいものの、電流の性質が抵抗性で、方向要素の特性角とずれることで感度が落ちることがあります。
6. 感度低下への対策
抵抗接地系で感度を補うための主な手法は次のとおりです。
- 1) ワットメトリック（有効電力）方式の採用：抵抗成分に強く、方向誤判定を防げる。
- 2) 零相補償係数k₀と特性角を実系統のZ₀・Z₁に合わせる。
- 3) 最小動作電流を下げ、整定時間を長めにして誤動作を回避。
- 4) 59N（零相過電圧）と組み合わせた二段構え保護を導入。
- 5) 中性点CT方式（67G）を採用して、実際の地絡電流を直接検出する。
7. 67Nと67Gの違い
67Nも67Gもどちらも地絡方向継電器ですが、電流の検出方式に違いがあります。基本動作原理は同じであり、3V₀と3I₀の位相差から地絡方向を判定します。
| 種別 | 検出方法 | 主な用途 | 特徴 |
| 67N | 各相CT二次から3I₀（Ia+Ib+Ic）を合成して検出 | 受電設備・配電線 | CT合成誤差に注意が必要。抵抗接地では感度が低下しやすい。 |
| 67G | 中性点接地線にCTを設置し、地絡電流を直接検出 | 発電機・変圧器の中性点保護 | 実電流を検出するため感度が高く、抵抗接地でも有利。 |
つまり、67Nは「零相電流（合成）」、67Gは「接地線電流（直接）」を検出します。目的は同じでも、小電流系統では67Gの方が安定した動作が得られます。
8. まとめ
抵抗接地方式では、地絡電流が意図的に制限されるため、零相電流が小さくなり、方向継電器の感度が低下します。67N方式はCT誤差や容量電流の影響を受けやすく、整定の工夫が必要です。一方、67G方式（中性点CT）は実電流を取れるため、抵抗接地系でも安定して方向判定できます。
最適な対策は、系統の接地抵抗値・容量電流・保護範囲を考慮し、67N／67Gを組み合わせた保護設計を行うことです。
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