電気設備 - 受変電関連 最終更新日: 2026.04.10

ZPD（零相電圧検出器）とは？
高圧ケーブルの地絡事故時に発生する零相電圧を検出し、DGRと組み合わせて使う装置

【超解説】とても簡単に言うと何か？

高圧回路の零相電圧（地絡時の電圧変化）を検出し、
DGRに方向判別の基準信号を送るセンサーです。

1. ZPD（零相電圧検出器）の基本概要

ZPDとは何か・どのようなものか

ZPD（Zero-phase Potential Device）は、
日本語で「零相電圧検出器」と呼ばれる機器です。見た目は碍子（がいし）
のような形をした3つの円筒で、それぞれが高圧ケーブルのR相・S相・T相に
接続されます。中身はコイルではなく、高圧用のコンデンサが入っています。

何をするための物か・なぜ必要なのか

漏電（地絡電流）だけならZCTで検知できますが、電流の「強さ」だけでは、
自分の工場で漏電したのか、近隣の工場で漏電した電気が逆流してきたのか区別が
つきません。ZPDは、大地との間の「零相電圧」を波形として取り出します。
ZCTの電流波形と、ZPDの電圧波形のズレ（位相）を見比べることで、
「漏れている方向（内か外か）」を正確に判定するために使われます。

2. 構造や原理

ZPDの内部にはコイルではなく、高電圧に耐える「コンデンサ」が組み込まれており、
分圧回路を通して微小な電圧信号を取り出します。正常な状態では、
R・S・T相の3つの電圧波形を足し合わせるとプラスマイナスゼロになります。しかし、
どこかで漏電（地絡）が起きると、大地に対する電圧のバランスが崩れ、
足し合わせてもゼロにならなくなります。この「崩れによって生じた電圧（零相電圧）」
を取り出し、ZCTの「電流の波形」と比べることで、
漏電が自分の敷地内で起きた（遮断する）のか、外で起きた（無視する）
のかを高精度に判定します。

3. 素材・形状・規格

外見と素材

  • 碍子型（据置型）ZPD: キュービクルの中に設置されるタイプ。
    陶器や樹脂の碍子のような形をしており、3本セットで使われます。
  • モールド型（PAS内蔵型）: 方向性PASの箱の中に内蔵されたタイプ。
    ZCTと一緒にエポキシ樹脂でカチカチに固められており外からは見えません。

主な規格と選定基準

  • 静電容量: 各相250pFなどのコンデンサ容量が決まっています。
  • メーカー互換性の縛り: 原則として、ZCTや方向性リレー（SOG、DGR）
    などと必ず同一メーカーの指定された形式同士で組み合わせることが
    絶対の選定基準（JIS規格）となります。他社製を組み合わせると正常に動きません。

4. 主に使用されている場所

電圧のバランスを測るため、電気の入り口の母線（メインの銅帯）に接続されます。

  • キュービクル内の受電盤: 引き込みケーブルが立ち上がってきた直後の、DS（断路器）
    や受電用VCBの一次側あたりに設置されます。
  • PAS（気中開閉器）の内部: 電柱の上のスイッチの内部に、
    ZCTと一緒にあらかじめ組み込まれています（方向性PASの場合）。

5. メリット・デメリット

メリット

  • 「もらい事故」の確実な防止: ZCT単独のシステム（無方向性）最大の弱点である、
    他人の漏電事故をもらって自社が停電してしまう理不尽なトラブルを完全に防ぎます。
  • 非接触・小型: GPT（接地形計器用変圧器）のような大掛かりな機器を使わず、
    コンデンサ式なので安価で非常にコンパクトに電圧波形を取れます。

デメリット

  • メーカー縛りの呪縛: リレーかZPDのどちらか片方が壊れても、
    古い型式で同一メーカー品が手に入らなければ、関係ない装置まで一式全交換になってし
    まうことがあります。
  • 表面の汚れに異常にシビア: コンデンサの微量の静電容量を扱うため、
    碍子表面がホコリや結露で汚れると、すぐに「残留電圧」
    というエラーを出して誤作動します。

6. コスト・価格の目安

キュービクル内に単独で設置する場合の費用感です。

おおよその相場（機器単体）

  • 据置型ZPD（6600V用）: 2万〜4万円前後
  • DGRリレー（組み合わせ用）: 6万〜10万円前後
  • 盤内改修・配線工事費: 10万〜20万円前後（無方向
    性から方向性へのアップグレード工事など）

合計目安（交換時）: 18万〜30万円程度

7. 更新周期と注意点・絶対にやってはいけない悪い使用方法

更新周期（推奨交換時期）

電子部品（コンデンサ）の寿命と絶縁劣化の観点から、
メーカー推奨の更新時期は約15年です。リレー本体の寿命ともほぼリンクするため、
DGRやZCTと合わせて一式で更新設計を行うのが基本です。

絶対にやってはいけない悪い使用方法

【NG事例】定期的な清掃（メンテナンス）を怠り、表面がホコリやサビだらけ

ZPDは表面の絶縁性能が、出力される信号の精度に直結します。
停電点検の際に清掃をサボり、碍子表面のホコリや、
端子・カバーの強烈なサビや結露を放置して表面で「微小な放電電流（リーク）」
を起こさせ続けることです。

悪い使用方法をするとどうなるか（末路）

ZPDの表面の絶縁低下が進むと、漏電していないのに擬似的な「残留零相電圧」
が常に発生するようになります。これはリレーに対して「常に少し漏電して
いるような偽の波形」を送り続ける状態です。結果として、
方向性リレーの判定基準となる波形が狂い、近隣の無関係の事故を自分の事故と勘違いして
PASを遮断する「もらい事故」を引き起こします（何のために方向性を付けたのか分かり
ません）。逆に自社の事故時に正しく方向判定ができず遮断に失敗し、
結果として上位の変電所を落とす「波及事故」を起こすという最悪の事態に陥ります。

8. 関連機器・材料の紹介

ZPDは単体では機能せず、必ず他の機器とセットで運用されます。

9. 多角的なQ&A（20連発）

一般人（施設利用者・通行人）目線

これがないとどうなりますか？

隣の工場が漏電事故を起こした時、その余波を拾ってしまい、
自分の工場だけなぜか停電してしまう「もらい事故」が多発します。

普通の変圧器と何が違いますか？

変圧器（VTやトランス）はコイルを巻いて電圧を作りますが、
ZPDは中身がコンデンサ（電気を少し貯める部品）でできており、
非常に微小な信号だけを取り出す安全な構造です。

どこに設置されていますか？

屋外の電柱の上のPASという箱の中に内蔵されているか、
施設内にあるキュービクルという鉄箱の中にひっそりとあります。

電気代を下げる効果はありますか？

ありません。省エネのための機器ではなく、あくまでも「停電トラブルから身を
守るためのセンサー」です。

触ると危ないですか？

ZPDの上部には6600Vの超高圧電気が直接接続されています。
キュービクル内で不用意に触れると致命的な危険があります。

職人（施工者・電気工事士など）目線

ZPDのR・S・T相は絶対に守るべきですか？

はい、指示通りの相に接続しなければなりません。コンデンサの容量が相ごとに微妙に
調整（補償）されている製品もあり、間違えると正常な零相電圧ベクトルが得られなくなり
ます。

ZPDのアース端子（E）はどう処理しますか？

接地線（D種以上など基準に則り）を確実に接続します。このアースが浮いていると、
零相電圧の基準電位が定まらず、信号が出力されません。

Y1・Y2などの出力端子の配線注意点は？

非常に微小な電圧（数ボルト）を扱うため、配線はノイズを拾わないようシールド線を使用し、
強電ルートとは必ず離して配線する必要があります。

高圧ケーブルの引き込み直後に設置する理由は？

構内の奥の方で測ると、ケーブル自体の静電容量の影響を受けて、
波形に誤差が生じやすくなるため、できるだけ引き込み口（電源側）
の近くで検出するのが大原則です。

盤内のZPDを清掃する時のポイントは？

必ず停電を確認・検電と接地（アース）を行ってから、
碍子部分の表面のホコリを乾布で念入りに拭き取ります。表面リークは最大の敵です。

施工管理者目線

他社製のZPDとリレーを組み合わせても動きますか？

互換性はありません。ZPDから出る電圧と位相の特性は各メーカー独自の設計のため、
必ず「形式指定されたセット」で手配しなければ誤動作します。

VTから零相電圧を取る（EVT）ことはできますか？

原理上は接地形計器用変圧器（EVTやGPT）を使えば可能ですが、
コストが高く場所も取るため、一般的な6600Vの受電設備では、
安価で小型なコンデンサ式のZPDが採用されます。

方向性化リニューアル工事の際の注意点は？

古い無方向性SOGリレーを方向性に更新する場合、既存のPASにZPDが内蔵されて
いないことが多く、結局PAS本体ごと全交換になるパターンが非常に多い点に注意です。

キュービクルに後付けでZPDを入れるスペースがない場合は？

物理的にスペースがない場合でも、無理に狭い場所に押し込むと
高圧離隔距離（クリアランス）が不足し、閃絡事故になります。
その場合はZPD内蔵のPAS交換を提案する方が安全です。

竣工試験でのZPD関連の重要項目は何ですか？

ZCTの電流入力とZPDの電圧入力を組み合わせた「方向性試験」です。
もらい事故方向（外部）では不動作、構内事故方向（内部）では動作という、
リレーの位相特性が正しいかを試験器で実測させます。

設備管理者（オーナー・保守担当・維持管理）目線

残留零相電圧が大きい場合の原因はZPDですか？

原因の一つです。ZPD自体のコンデンサ容量のアンバランス、汚れによる絶縁低下の他、
高圧ケーブルの敷設長さの違いなどでも残留電圧が発生します。

ZPDの絶縁耐力試験（耐圧試験）の対応は？

ZPDが接続されたまま試験電圧（10,350V等）をかけても、
中身は高圧コンデンサなので規定電圧内であれば通常は問題ありません。
ただしメーカーの取扱説明書の指示に必ず従ってください。

ZPDの交換時期（寿命）の目安は？

電子部品であるコンデンサを含むこと、および保護継電器類の更新サイクルに合わせて、
15年を目安にリレー本体と一緒に更新することが推奨されます。

ZPD単体が故障した場合、どこに出ますか？

外見上はひび割れや膨張として現れることがあります。電気的には、
試験時の出力電圧異常や、晴天時にも関わらずDGRが不安定になるなどの症状が出ます。

もらい事故が起きてしまった。ZPDが原因ですか？

ZPDからリレーに至る「配線の極性（＋−）」が逆だったり、
ZCTの貫通方向が逆だったりすると、方向判定が真逆になり、
100%の確率でもらい事故でトリップするようになります。