Когда ему в тот же день было поручено протянуть кабель для освещения новых офисов и для главного распределительного устройства здания для неопытного электрика на строительной площадке, он задал своему руководителю один простой вопрос: “Почему кабель для освещения кажется таким же, как провод для удлинителя на моем столе, в то время как тот, что используется для распределительного устройства, такой же толстый, как мое запястье?” Ответом было напряжение, которое является самым основным фактором в проектировании электрических систем. Высокое и низкое напряжение различает размер проводника, толщину изоляции, тип устройства, которое мы устанавливаем для защиты, вид СИЗ, который мы должны носить, и так далее. Важно, чтобы каждый участник процесса электрической установки знал границы высокого и низкого напряжения.
Что такое напряжение? Потенциал, который приводит в движение ток
Прежде чем объяснять высокое и низкое напряжение, следует уточнить, что такое напряжение само по себе. Напряжение (измеряется в вольтах, В) — это потенциальная разница в электричестве между двумя точками; это “давление”, которое заставляет электричество течь через проводящую среду, так же как давление воды “заставляет” воду течь через трубу. Чем выше напряжение, тем сильнее потенциал привода, что означает, что мощность передается через проводник более эффективным образом или что то же количество мощности может быть передано через более узкий и легкий проводник. Вот почему высокое напряжение используется для передачи электроэнергии на большие расстояния: при 345,000 вольт всего один воздушный провод может передавать энергию, вырабатываемую электростанцией; при 120 вольтах, однако, тот же проводник может питать несколько домохозяйств. Риск работы с высоким напряжением заключается в возможности электрошока, поскольку более высокое напряжение может преодолеть сопротивление воздуха и даже передать электрический ток человеку с некоторого расстояния.
Как стандарты определяют высокое напряжение, низкое напряжение и все, что между ними
Нет единого четкого определения высокого и низкого напряжения. Определения определяются набором стандартов, созданных для определенных целей, таких как безопасная и надежная электрическая установка или проектирование энергетической системы или тестирование продуктов. Следующая таблица предоставляет обзор наиболее часто упоминаемых классификаций напряжения Международной электротехнической комиссии и Национального электрического кодекса, которые являются двумя нормами, охватывающими большинство электрических установок в мире.
| Классификация | IEC 60038 / IEC 61140 (Диапазон переменного напряжения) | NEC / Североамериканская практика (Диапазон переменного напряжения) | Типичные применения |
|---|---|---|---|
| Очень низкое напряжение (ELV) | Ниже 50 В переменного тока (или 120 В постоянного тока без пульсаций) | Ниже 50 В (обычно упоминается; не единственный класс NEC) | Дверные звонки, термостаты, ландшафтное освещение, телефонные цепи, зарядка USB (5–20 В постоянного тока), автомобильные электрические системы (12–48 В постоянного тока) |
| Низкое напряжение (LV) | 50 В до 1,000 В переменного тока (или 120 В до 1,500 В постоянного тока) | Обычно 600 В и ниже (NEC охватывает “проводку помещений” до 600 В; “низкое напряжение” в контексте NEC часто относится к цепям ниже 50 В или к цепям класса 2 и класса 3) | Розетки для жилых и коммерческих объектов (120/240 В в Северной Америке, 230 В в Великобритании и Европе), осветительные цепи, розеточные выходы, малые двигатели, бытовая техника, офисное оборудование |
| Среднее напряжение (MV) | 1,000 В до 35,000 В AC | 1,000 В до 35,000 В (обычно используется коммунальными службами и в распределении электроэнергии на промышленных объектах; не является определенным классом NEC, но широко признано) | Линии распределения на пригородных улицах (7,200–13,800 В), питание промышленных двигателей, основные линии питания крупных коммерческих зданий |
| Высокое напряжение (HV) | 35,000 В до 230,000 В AC | Выше 35,000 В (практика передачи коммунальными службами) | Линии передачи между городами и регионами, основные подстанции крупных промышленных объектов, электрическая тяга железнодорожного транспорта |
| Очень высокое напряжение (EHV) | Выше 230,000 В AC | Выше 230,000 В | Национальные и международные сети передачи (345 кВ, 500 кВ, 765 кВ), основа сети электроснабжения |
Проще говоря, различие между низким и высоким напряжением часто воспринимается как низковольтное питание, которое попадает в дом (по 120/240 В в Северной Америке) и высоковольтные линии передачи. Питание 240 В в домах считается низким напряжением согласно как IEC, так и североамериканской системе. Трехфазное электрическое питание 400 В для кухни ресторана или мастерской также является низким напряжением. Линия 7,200 В на пригородной улице — это среднее напряжение. Линия 132,000 В — это высокое напряжение. Наконец, соединитель 400,000 В объясняется в категории очень высокого напряжения. Определения и стандарты приведены в литературе, опубликованной Международной электротехнической комиссией (IEC).
Является ли 240 В высоким или низким напряжением? Ответ на самый распространенный вопрос
Вопрос “240 В — это высокое или низкое напряжение?” часто поднимается, и этот вопрос зависит от того, какой вид измерения приводится в данном случае. Согласно стандартам IEC, 240 В попадает в категорию низкого напряжения, так как его можно считать находящимся в диапазоне напряжения от 50 В до 1,000 В AC. Когда речь идет о практике жилого использования в Северной Америке, 240 В — это напряжение, используемое в крупных приборах, таких как варочные панели и стиральные машины, подается прибором через двойной полюсный выключатель и может быть обеспечено стандартным домашним электрическим щитом с использованием тех же средств защиты и повышения, что и в случае цепи 120 В, которая обеспечивает освещение и проводку. Когда электрик работает с электрической сетью 240 В, он/она использует то же оборудование, изолированные устройства и работает в соответствии с теми же мерами безопасности, которые применяются к цепям 120 В, так как оба типа напряжения считаются низковольтными и попадают в пределы домашней и коммерческой электротехники. Напряжение 400 В рассматривается аналогично: согласно стандартам IEC, 400 В представляет собой низковольтное электричество.
Наивысший уровень напряжения, который электрик воспринимает совершенно иначе, — это напряжение выше 1000 вольт переменного тока — среднее и высокое напряжение, установка которого требует специализированной подготовки, средств индивидуальной защиты, подходящих для указанной энергии инцидента, изолированных инструментов и перчаток, соответствующих напряжению, а также зон исключения для неподготовленного персонала. В глазах владельца дома, управляющего зданием или обычного электрика область низкого напряжения (120, 230, 240 и 400 В) окружает их в их повседневной работе, поэтому принципы безопасности остаются одинаковыми во всех случаях. Для более глубокого понимания того, как различаются напряжения в Великобритании и США и что это означает для приборов и безопасности, наш гид по Напряжение в Великобритании против напряжения в США объясняет исторические причины различных стандартов и как управлять переходом, когда оборудование пересекает границы.
Где используется высокое и низкое напряжение
Применение высокого и низкого напряжения определяется количеством энергии, которую необходимо передать, и расстоянием, которое она должна пройти. Таблица ниже суммирует, где каждая класс напряжения встречается на практике, от генераторной станции до устройства в вашей руке.
| Класс напряжения | Где он встречается | Что он питает |
|---|---|---|
| Очень низкое напряжение (ELV) | Внутри зданий, в потребительской электронике, в автомобильных системах | Дверные звонки, термостаты, USB-зарядные устройства (5–20 В DC), светодиодные ленты (12–24 В DC), автомобильные электрические системы (12–48 В DC), телефонные и данные цепи, некоторые ландшафтные освещения |
| Низкое напряжение (НН) — жилое и коммерческое | Внутри каждого дома и коммерческого здания, от потребительского блока или панели до каждой розетки и выключателя | Освещение, розетки, бытовая техника (холодильники, стиральные машины, телевизоры), офисное оборудование, малые моторы, зарядные устройства для электромобилей (Уровень 1 и Уровень 2). Электрические устройства GOG Electric — розетки и выключатели, диммеры, умные выключатели, розетки с интегрированным USB — разработаны и сертифицированы для этого класса напряжения. |
| Низкое напряжение (НН) — промышленное | Заводы, мастерские, коммерческие кухни, крупные торговые помещения | Трёхфазные двигатели (400 В в Европе, 480 В в Северной Америке), промышленное оборудование, компрессоры HVAC, коммерческие кухонные печи и фритюрницы, конвейерные системы |
| Среднее напряжение (MV) | Пригородные улицы (трансформаторы на опорах), промышленные парки, крупные коммерческие кампусы, ветровые и солнечные электростанции | Первичное распределение в жилые районы (7 200–13 800 В), главные вводы промышленных объектов, первичные питания дата-центров, цепи сбора возобновляемой энергии |
| Высокое напряжение (HV) и сверхвысокое напряжение (EHV) | Коридоры передачи, подстанции, межсоединения между регионами и странами | Массовая передача электроэнергии на большие расстояния (115 кВ, 230 кВ, 345 кВ, 500 кВ, 765 кВ), основа национальной и международной электрической сети |
Безопасность, опасности и риск дугового разряда
Высокое напряжение представляет высокий уровень риска по сравнению с низким напряжением. Однако низкое напряжение также может вызвать удар током, который может быть смертельным, так как цепи 120 В и 230 В могут пропускать через человека достаточно тока, чтобы вызвать фибрилляцию желудочков. Способы снижения этого риска включают использование автоматических выключателей, предохранителей, УЗО/дифференциальных автоматов и правильное заземление, которые формируют систему безопасности современного электрооборудования. Низкое напряжение также может вызвать дуговой разряд — токовый разряд при коротком замыкании; максимальный ток может достигать нескольких тысяч ампер в случае низкого напряжения в жилом электрощите, при этом опасность дугового разряда невелика из-за малого количества доступного тока.
Высокое напряжение несёт опасности, отсутствующие при низком напряжении. При высоком напряжении даже без прямого контакта с под напряжением линией человек может получить электрический удар — напряжение может преодолеть воздушный зазор и создать дугу к человеку на расстоянии. Поэтому при работе с высоким напряжением регламентируется зона доступа и допускаются только квалифицированные специалисты с соответствующими допусками. Дуговой разряд в сети высокого напряжения может генерировать энергию, измеряемую в калориях на квадратный сантиметр, достаточную для испарения металла и нанесения смертельных травм. Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) в своём стандарте NFPA 70E по электробезопасности на рабочем месте установила требования по оценке риска электротравм, средствам индивидуальной защиты и безопасным методам работы для каждого уровня напряжения. В жилых и малых коммерческих объектах, где используется низкое напряжение и умеренный ток короткого замыкания, вероятность дугового разряда ограничена, но это не исключает его возникновения, поэтому крышка щита должна быть закреплена, а главный автомат отключён перед работой с любыми выключателями.
Кабели и оборудование: как напряжение определяет конструктивные особенности
Параметр напряжения цепи определяет её физические характеристики вместе с кабелями и оборудованием. Например, низковольтный кабель, установленный внутри жилой стены, такой как 14/2 или 12/2 NM-B в Северной Америке, и 1.5 мм² или 2.5 мм² twin and earth в Великобритании, содержит тонкий слой изоляции из ПВХ или XLPE, поскольку 230 вольт или 120 вольт не требуют толстого изоляционного слоя. Проводники рассчитаны по необходимому току, а не по используемому напряжению. В случае высоковольтных кабелей, по сравнению с ними, используется более толстая изоляционная система, состоящая из нескольких полупроводящих или изоляционных слоев, а также металлического экрана для контроля электрического поля и проведения любого протекающего через него аварийного тока. Проводник кабеля может быть достаточно большим для подачи большей мощности, но именно изоляция, используемая для кабеля, делает его высоковольтным. Тот же принцип можно наблюдать и в коммутационном оборудовании и защитных устройствах; низковольтные автоматические выключатели (например, миниатюрные автоматические выключатели, используемые HUYU) способны устранять неисправности при 230/400 вольт переменного тока, используя небольшой контактный зазор. Напротив, высоковольтный автоматический выключатель прерывает неисправность при напряжениях от десятков до сотен киловольт, и его контакты могут работать либо в вакууме, либо в газе SF₆, либо в масляной ванне для успешного гашения дуги, возникающей на большом расстоянии.
Различия в стоимости: почему высокое напряжение дороже
Высокое напряжение На всех этапах процесса, а именно генерации, передачи, распределения и установки, цена высоковольтного оборудования выше, чем цена низковольтного оборудования. Высоковольтное оборудование дороже низковольтного из-за своей конструкции. Например, высоковольтный провод дороже за метр, чем низковольтный провод с той же пропускной способностью, поскольку его изоляция изготовлена из более сложных материалов и требует большей точности при производстве. Высоковольтный автоматический выключатель стоит значительно дороже низковольтного из-за необходимости прерывать высокие токи короткого замыкания, а также выдерживать высокое напряжение при срабатывании. Кроме того, установка высоковольтного оборудования требует специально обученного персонала, сложного планирования безопасности и большой зоны отчуждения, что увеличивает строительные расходы. Таким образом, экономический смысл использования высокого напряжения заключается в том, что благодаря высокому напряжению можно покрывать большие расстояния, и поэтому высокая стоимость высоковольтного оборудования оправдана. Для более подробной информации о том, как выбираются и оцениваются эти устройства, наш гид по сколько ватт может выдержать розетка объясняет взаимосвязь между ёмкостью цепи и розетками и выключателями, которые подают питание.
Часто задаваемые вопросы
Является ли 240 В высоким или низким напряжением?
Согласно терминологии IEC и Северной Америки, 240 вольт классифицируется как низкое напряжение. Оно обычно используется в домах, поэтому считается стандартным напряжением для крупных бытовых приборов в Северной Америке. Следовательно, оно относится к категории низкого напряжения; т.е. 50-1 000 В переменного тока согласно принципу IEC. Меры безопасности, соблюдаемые электриком при работе с цепью на 240 вольт, будут аналогичны тем, что применяются в цепи на 120 вольт.
В чем разница между высоким и низким напряжением?
Различие между высоким и низким напряжением заключается в уровнях напряжения. Диапазон низкого напряжения соответствует напряжениям от 50 до 1 000 вольт (согласно определению IEC), которые обычно используются в домах, офисах и небольших фабриках. Напротив, высокое напряжение относится к напряжениям выше 35 000 вольт, которые применяются при передаче электроэнергии на большие расстояния. Системы высокого напряжения опасны и требуют специального оборудования и обучения для эксплуатации, а также являются относительно дорогими в установке и обслуживании.
220 вольт — это низкое или высокое напряжение?
220 вольт Согласно классификациям IEC и Северной Америки — историческому европейскому и новому китайскому стандарту — оно считается низким напряжением, находящимся в диапазоне переменного напряжения от 50 до 1 000 вольт, и эквивалентно 230 вольтам, которые в настоящее время используются в Великобритании и Европе. В качестве обычного напряжения бытовой электросети это стандартное напряжение подается и используется в соответствии с правилами низкого напряжения.
400 вольт — это высокое или низкое напряжение?
400 вольт — это низкое напряжение согласно классификации IEC. Это традиционное трехфазное напряжение питания в Великобритании и Европе. Это напряжение применяется в коммерческих кухнях, мастерских и легком промышленном оборудовании. Напряжение относится к категории низкого напряжения в диапазоне 50-1 000 В переменного тока. Монтажные и обслуживающие работы выполняются квалифицированными электриками.
Ссылки
- Международная электротехническая комиссия (IEC) — IEC 60038 и IEC 61140. Международные стандарты, определяющие стандартные напряжения и классификацию низкого, среднего и высокого напряжения.
- Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) — NFPA 70 (NEC) и NFPA 70E. Североамериканский кодекс электрических установок и стандарт безопасности электробезопасности на рабочем месте, определяющие классы напряжения и безопасные методы работы.
- Eaton — Классификация напряжения и руководство по электробезопасности. Руководство производителя по выбору, установке и безопасной эксплуатации электрического оборудования для различных классов напряжения.
- Международный фонд электробезопасности (ESFI) — Электробезопасность по классам напряжения. Руководство для потребителей и профессионалов по опасностям, связанным с низким, средним и высоким напряжением.
Тот разница между высоким и низким напряжением не является одним числом. Это система стандартов, которая определяет, как электричество генерируется, передается, распределяется и используется — и, что самое важное, как безопасно с ним обращаться. Низкое напряжение (определяется как 120, 230, 240 и 400 вольт) встречается в домах, офисах и на заводах, где стандартные системы проводки, стандартные автоматические выключатели и стандартные нормы обеспечивают надежность и безопасность. Высокое напряжение (включая 35 000 вольт и выше), с другой стороны, относится к высоковольтной сети передачи электроэнергии, связанной с большими расстояниями, высокой мощностью и строгими условиями безопасности.
Для электриков, инженеров и домовладельцев важно понимать, в чем заключается различие, а также причины его существования в мире электрического тока. Поскольку все изделия GOG Electric для проводки (выключатели, настенные розетки, диммеры) изготовлены из соответствующих материалов и с использованием соответствующих технологий производства, возможно обеспечить надежную работу при низком напряжении.
