ステップ1：主遮断装置と保護方式（$300\ \mathrm{kV\cdot A}$の境界）

高圧受電設備規程において、主遮断装置の選定は受電設備容量 $300\ \mathrm{kV\cdot A}$ をひとつの基準としています。

1. $300\ \mathrm{kV\cdot A}$以下（$\mathrm{PF\text{-}S}$形）

高圧限流ヒューズ（$\mathrm{PF}$）と高圧交流負荷開閉器（$\mathrm{LBS}$ または $\mathrm{S}$）を組み合わせた方式です。

• 短絡事故：負荷開閉器は大電流を遮断できないため、直列接続された高圧限流ヒューズ（$\mathrm{PF}$）の溶断により短絡電流を限流遮断します。
• 地絡事故：零相変流器（$\mathrm{ZCT}$）と地絡継電器（$\mathrm{GR}$ または $\mathrm{DGR}$）で検出し、開閉器の引き外しコイルを動作させて開放します。

2. $300\ \mathrm{kV\cdot A}$超（$\mathrm{CB}$形）

主遮断装置に真空遮断器（$\mathrm{VCB}$）などの高圧交流遮断器（$\mathrm{CB}$）を用います。

• 短絡・過負荷事故：計器用変流器（$\mathrm{CT}$）と過電流継電器（$\mathrm{OCR}$）で検出し、遮断器をトリップさせて遮断します。
• 地絡事故：$\mathrm{ZCT}$ と $\mathrm{GR}$（または $\mathrm{DGR}$）で検出し、同様に遮断器をトリップさせます。
• 短絡事故による大電流も遮断器自身が遮断する能力を有します。

ステップ2：$\mathrm{GR}$ と $\mathrm{DGR}$ の動作原理の違い

日本の $6.6\ \mathrm{kV}$ 高圧配電線路は「非接地方式」が採用されているため、地絡電流の主成分は電路の対地静電容量を流れる充放電電流です。

1. 地絡リレー（$\mathrm{GR}$）の動作原理と課題

$\mathrm{GR}$ は、零相変流器（$\mathrm{ZCT}$）により検出された零相電流 $I_0$ が一定値を超えると動作します。
電流の大きさのみを監視しているため、事故電流の向き（電源側か負荷側か）を判別できません。
同一配電線上の他需要家（構外）で地絡事故が発生した場合、自構内の健全相の対地静電容量 $C_0$ を充電するために構外事故点に向かって電流が流れます。自構内の高圧ケーブル亘長が長く静電容量が大きい場合、この充電電流が $\mathrm{GR}$ の整定値を超えてしまい、自構内の遮断器を誤って開放してしまう「もらい事故遮断（不要動作）」が発生します。

2. 地絡方向リレー（$\mathrm{DGR}$）の動作原理

$\mathrm{DGR}$ は、$\mathrm{ZCT}$ による零相電流 $I_0$ だけでなく、零相電圧検出器（$\mathrm{ZPD}$）または接地形計器用変圧器（$\mathrm{EVT}$）により零相電圧 $V_0$ を同時に検出します。

• 構内地絡事故時：事故点へ向かう地絡電流は、系統全体の対地静電容量を通って還流するため、$V_0$ に対して $I_0$ は進み位相となります。
• 構外地絡事故時：自構内の対地静電容量を充電する電流が逆方向に流れるため、$V_0$ と $I_0$ の位相関係は構内事故時とほぼ逆極性（約 $180^\circ$ 反転）となります。

$\mathrm{DGR}$ は $V_0$ と $I_0$ の位相差を判別することで、事故点が「構内（内部）」にある場合のみを選択して確実に動作し、構外事故による誤作動を防ぎます。