Khi anh ấy được giao nhiệm vụ trong cùng một ngày để kéo cáp cho các mạch chiếu sáng của một văn phòng mới và cho tủ điện chính của tòa nhà dành cho thợ điện chưa có kinh nghiệm trên công trường xây dựng, anh ấy đã hỏi một câu đơn giản với người giám sát của mình: “Tại sao cáp cho hệ thống chiếu sáng lại giống như dây điện cho dây nối dài trên bàn làm việc của tôi trong khi cáp dùng cho tủ điện lại dày bằng cổ tay tôi?” Câu trả lời là điện áp, yếu tố cơ bản nhất trong thiết kế hệ thống điện. Điện áp cao và thấp phân biệt kích thước dây dẫn, độ dày cách điện, loại thiết bị chúng ta lắp đặt để bảo vệ, loại thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE) mà chúng ta phải sử dụng, và nhiều yếu tố khác. Việc mỗi người tham gia vào quá trình lắp đặt điện phải biết rõ ranh giới giữa điện áp cao và điện áp thấp là rất quan trọng.
Điện áp là gì? Tiềm năng thúc đẩy dòng điện
Trước khi giải thích về điện áp cao và điện áp thấp, cần làm rõ điện áp là gì. Điện áp (đo bằng volt, V) là hiệu điện thế giữa hai điểm; đây là “áp lực” buộc dòng điện phải chảy qua môi trường dẫn điện, giống như áp lực nước “buộc” nước chảy qua ống. Điện áp càng lớn thì tiềm năng thúc đẩy càng mạnh, nghĩa là công suất được truyền qua dây dẫn hiệu quả hơn hoặc cùng một lượng công suất có thể truyền qua dây dẫn nhỏ hơn và nhẹ hơn. Đây là lý do tại sao điện áp cao được sử dụng cho truyền tải điện năng khoảng cách xa: ở mức 345.000 volt, chỉ một dây dẫn trên không có thể truyền tải năng lượng do một nhà máy điện tạo ra; trong khi ở mức 120 volt, cùng một dây dẫn có thể cung cấp điện cho nhiều hộ gia đình. Rủi ro khi làm việc với điện áp cao là khả năng gây điện giật cho người do điện áp cao có thể phá vỡ sức cản của không khí và thậm chí truyền dòng điện đến người từ một khoảng cách nhất định.
Tiêu chuẩn định nghĩa điện áp cao, điện áp thấp và các mức điện áp trung gian
Không có một định nghĩa rõ ràng duy nhất về điện áp cao và điện áp thấp. Các định nghĩa được xác định bởi một bộ tiêu chuẩn được tạo ra cho các mục đích nhất định như lắp đặt điện an toàn hoặc thiết kế hệ thống điện hoặc kiểm tra sản phẩm. Bảng dưới đây cung cấp tổng quan về các phân loại điện áp thường được tham chiếu của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) và Mã điện Quốc gia Hoa Kỳ (NEC), hai tiêu chuẩn bao phủ phần lớn các lắp đặt điện trên thế giới.
| Phân loại | IEC 60038 / IEC 61140 (Phạm vi điện áp AC) | NEC / Thực hành Bắc Mỹ (Phạm vi điện áp AC) | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|---|
| Điện áp cực thấp (ELV) | Dưới 50 V AC (hoặc 120 V DC không gợn sóng) | Dưới 50 V (thường được tham chiếu; không phải là một lớp NEC duy nhất) | Chuông cửa, bộ điều nhiệt, chiếu sáng cảnh quan, mạch điện thoại, sạc USB (5–20 V DC), hệ thống điện ô tô (12–48 V DC) |
| Điện áp thấp (LV) | Từ 50 V đến 1.000 V AC (hoặc 120 V đến 1.500 V DC) | Thông thường 600 V trở xuống (NEC bao phủ “điện dây trong nhà” lên đến 600 V; “điện áp thấp” trong ngữ cảnh NEC thường đề cập đến các mạch dưới 50 V hoặc các mạch Lớp 2 và Lớp 3) | Nguồn điện chính dân dụng và thương mại (120/240 V ở Bắc Mỹ, 230 V ở Vương quốc Anh và Châu Âu), mạch chiếu sáng, ổ cắm, động cơ nhỏ, thiết bị gia dụng, thiết bị văn phòng |
| Điện áp trung bình (MV) | 000 V đến 35.000 V AC | 000 V đến 35.000 V (thường được sử dụng bởi các tiện ích và trong phân phối điện công nghiệp; không phải là một lớp NEC được định nghĩa nhưng được công nhận rộng rãi) | Đường dây phân phối trên các đường phố ngoại ô (7.200–13.800 V), cung cấp động cơ công nghiệp, nguồn cấp chính cho các tòa nhà thương mại lớn |
| Điện áp cao (HV) | 000 V đến 230.000 V AC | Trên 35.000 V (thực hành truyền tải tiện ích) | Đường dây truyền tải giữa các thành phố và vùng, nguồn cấp chính trạm biến áp công nghiệp lớn, điện kéo tàu |
| Điện áp cực cao (EHV) | Trên 230.000 V AC | Trên 230.000 V | Lưới truyền tải quốc gia và quốc tế (345 kV, 500 kV, 765 kV), xương sống của mạng lưới cung cấp điện |
Nói một cách đơn giản, sự phân biệt giữa điện áp thấp và điện áp cao thường được nhận thức là nguồn điện áp thấp vào nhà (bằng 120/240V ở Bắc Mỹ) và các đường dây truyền tải điện áp cao trên không. Nguồn điện 240V trong gia đình được coi là điện áp thấp theo cả hệ thống IEC và Bắc Mỹ. Nguồn điện ba pha 400V cho nhà bếp nhà hàng hoặc xưởng làm việc là điện áp thấp. Đường dây 7.200V trên đường phố ngoại ô là điện áp trung bình. Đường dây 132.000V là điện áp cao. Cuối cùng, bộ nối 400.000V được giải thích trong loại điện áp cực cao. Các định nghĩa và tiêu chuẩn được cung cấp trong tài liệu do Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) xuất bản.
240 Volt là Điện Áp Cao hay Thấp? Trả lời Câu Hỏi Phổ Biến Nhất
Câu hỏi “240V là điện áp cao hay thấp?” thường được đặt ra, và câu trả lời phụ thuộc vào loại đo được trích dẫn cho trường hợp này. Theo tiêu chuẩn IEC, 240V thuộc loại điện áp thấp vì nó nằm trong phạm vi điện áp từ 50V đến 1.000V AC. Về thực tiễn sử dụng dân dụng ở Bắc Mỹ, 240V – vì là điện áp sử dụng cho các thiết bị lớn như bếp nấu và máy giặt – được cung cấp qua công tắc hai cực và có thể được cung cấp bởi bảng điện gia đình tiêu chuẩn sử dụng các phương tiện bảo vệ và tăng áp tương tự như mạch 120 volt cung cấp chiếu sáng và đi dây. Khi thợ điện làm việc với lưới điện 240V, họ sử dụng cùng thiết bị, thiết bị cách điện và làm việc theo các biện pháp an toàn giống như với mạch 120V vì cả hai loại điện áp này đều được coi là điện áp thấp và nằm trong giới hạn kỹ thuật điện dân dụng và thương mại. Điện áp 400V cũng được xử lý tương tự: theo tiêu chuẩn IEC, 400V đại diện cho điện áp thấp.
Mức điện áp cao nhất mà một thợ điện nhận biết dưới một góc nhìn hoàn toàn khác là điện áp lớn hơn 1000 volt AC — điện áp trung và cao áp, yêu cầu đào tạo chuyên biệt, thiết bị bảo hộ cá nhân (PPE) phù hợp với năng lượng sự cố được chỉ định, dụng cụ và găng tay cách điện phù hợp với điện áp, vùng cấm đối với nhân viên chưa được đào tạo. Trong mắt chủ nhà, quản lý tòa nhà hoặc thợ điện thông thường, lĩnh vực điện áp thấp (120, 230, 240 và 400 V) là những gì bao quanh họ trong công việc hàng ngày, do đó các nguyên tắc an toàn vẫn giữ nguyên trong mọi trường hợp. Để xem xét sâu hơn về cách điện áp cung cấp của Vương quốc Anh và Hoa Kỳ khác nhau và điều đó có ý nghĩa gì đối với thiết bị và an toàn, hướng dẫn của chúng tôi về Điện áp Vương quốc Anh so với điện áp Hoa Kỳ giải thích các lý do lịch sử cho các tiêu chuẩn khác nhau và cách quản lý quá trình chuyển đổi khi thiết bị vượt biên giới.
Nơi sử dụng điện áp cao và điện áp thấp
Việc áp dụng điện áp cao và điện áp thấp được xác định bởi lượng công suất phải cung cấp và khoảng cách mà nó phải truyền tải. Bảng dưới đây tóm tắt nơi mỗi loại điện áp được sử dụng trong thực tế, từ nhà máy phát điện đến thiết bị trong tay bạn.
| Lớp điện áp | Nơi xuất hiện | Thiết bị được cấp điện |
|---|---|---|
| Điện áp cực thấp (ELV) | Bên trong các tòa nhà, trong thiết bị điện tử tiêu dùng, trong hệ thống ô tô | Chuông cửa, bộ điều nhiệt, bộ sạc USB (5–20 V DC), đèn LED dây (12–24 V DC), hệ thống điện ô tô (12–48 V DC), mạch điện thoại và dữ liệu, một số đèn cảnh quan |
| Điện áp thấp (LV) — Dân dụng và Thương mại | Bên trong mọi ngôi nhà và tòa nhà thương mại, từ bộ phân phối hoặc bảng điện đến mọi ổ cắm và công tắc | Chiếu sáng, ổ cắm, thiết bị gia dụng (tủ lạnh, máy giặt, tivi), thiết bị văn phòng, động cơ nhỏ, bộ sạc xe điện (Cấp 1 và Cấp 2). Các thiết bị dây dẫn của GOG Electric — ổ cắm và công tắc, bộ điều chỉnh độ sáng, công tắc thông minh, ổ cắm tích hợp USB — được thiết kế và đánh giá cho lớp điện áp này. |
| Điện áp thấp (LV) — Công nghiệp | Nhà máy, xưởng, bếp thương mại, cơ sở bán lẻ lớn | Động cơ ba pha (400 V ở châu Âu, 480 V ở Bắc Mỹ), máy móc công nghiệp, máy nén HVAC, lò và chảo chiên bếp thương mại, hệ thống băng tải |
| Điện áp trung bình (MV) | Đường phố ngoại ô (máy biến áp gắn cột), khu công nghiệp, khuôn viên thương mại lớn, trang trại gió và năng lượng mặt trời | Phân phối chính đến khu dân cư (7.200–13.800 V), nguồn cấp chính cho cơ sở công nghiệp, nguồn cấp chính trung tâm dữ liệu, mạch thu năng lượng tái tạo |
| Điện áp cao (HV) và điện áp siêu cao (EHV) | Hành lang truyền tải, trạm biến áp, kết nối giữa các vùng và quốc gia | Truyền tải điện khối lượng lớn trên khoảng cách dài (115 kV, 230 kV, 345 kV, 500 kV, 765 kV), xương sống của lưới điện quốc gia và quốc tế |
An toàn, nguy hiểm và rủi ro hồ quang điện
Điện áp cao thể hiện mức độ rủi ro an toàn cao khi so sánh với điện áp thấp. Tuy nhiên, điện áp thấp cũng có thể gây sốc điện có thể gây tử vong, vì cả mạch 120 V và 230 V đều có thể truyền đủ điện qua cơ thể người để gây rung thất. Các biện pháp chống lại rủi ro này bao gồm sử dụng cầu dao tự động, cầu chì, RCD/GFCI và tiếp đất đúng cách đã tạo nên hệ thống an toàn cho thiết bị điện hiện đại. Điện áp thấp cũng có thể gây ra hồ quang điện là sự phóng điện tại chỗ ngắn mạch; dòng điện tối đa có thể đạt đến vài nghìn ampe trong trường hợp điện áp thấp trong bảng điện dân dụng, trong khi nguy hiểm của hồ quang điện không lớn do lượng dòng điện có sẵn nhỏ.
Điện áp cao mang lại những nguy hiểm không có ở điện áp thấp. Ở điện áp cao, ngay cả khi không tiếp xúc trực tiếp với dây dẫn có điện, một người vẫn có thể bị sốc điện — điện áp có thể phá vỡ khoảng cách không khí và tạo hồ quang đến người từ khoảng cách xa. Đó là lý do khi làm việc với điện áp cao, có quy định rõ nơi người có thể tiếp cận và chỉ những công nhân có năng lực và đủ trình độ mới được phép làm việc trong khu vực này. Hồ quang điện trong mạng điện áp cao có thể tạo ra công suất đo bằng calo trên centimet vuông đủ để bay hơi kim loại và gây thương tích chết người. Hiệp hội Bảo vệ Chống cháy Quốc gia (NFPA), trong quy định NFPA 70E về an toàn điện tại nơi làm việc, đã đặt ra các tiêu chuẩn đánh giá rủi ro tai nạn điện và yêu cầu về thiết bị bảo hộ cá nhân cũng như thực hành làm việc an toàn cho từng mức điện áp. Trong nhà ở hoặc hoạt động thương mại nhẹ, nơi sử dụng điện áp thấp và dòng lỗi vừa phải, khả năng xảy ra tai nạn hồ quang điện là hạn chế, nhưng điều này không có nghĩa là không thể xảy ra, do đó nắp bảng điện phải được cố định và cầu dao chính cần được tắt trước khi làm việc với bất kỳ công tắc nào.
Cáp và thiết bị: Cách điện áp quyết định thiết kế vật lý
Tham số điện áp của mạch xác định các đặc tính vật lý cùng với hệ thống cáp và thiết bị của nó. Ví dụ, cáp điện áp thấp được lắp đặt bên trong tường nhà dân như 14/2 hoặc 12/2 NM-B ở Bắc Mỹ, và 1.5 mm² hoặc 2.5 mm² twin and earth ở Vương quốc Anh, chứa một lớp cách điện PVC hoặc XLPE mỏng vì 230 volt hoặc 120 volt không cần lớp cách điện dày. Các dây dẫn được thiết kế theo dòng điện cần thiết chứ không phải theo điện áp sử dụng. Trong trường hợp cáp điện áp cao, khi so sánh, nó sử dụng hệ thống cách điện dày hơn bao gồm nhiều lớp bán dẫn hoặc cách điện bên cạnh một lớp chắn kim loại để kiểm soát trường điện và dẫn dòng điện lỗi chạy qua nó. Dây dẫn cáp có thể đủ lớn để cung cấp công suất cao hơn, nhưng chính lớp cách điện sử dụng cho cáp làm cho nó trở thành cáp điện áp cao. Nguyên tắc tương tự cũng có thể quan sát trong các thiết bị đóng cắt và thiết bị bảo vệ; cầu dao điện áp thấp (như các cầu dao nhỏ do HUYU sử dụng) có khả năng ngắt lỗi ở 230/400 volt AC sử dụng khe tiếp xúc nhỏ. Ngược lại, cầu dao điện áp cao sẽ ngắt lỗi ở điện áp dao động từ vài chục đến hàng trăm volt và các tiếp điểm của nó có thể hoạt động trong chân không hoặc trong khí SF₆ hoặc trong bể dầu để thành công dập tắt hồ quang phát sinh trên khoảng cách lớn.
Sự khác biệt về chi phí: Tại sao điện áp cao đắt hơn
Điện áp cao Ở tất cả các giai đoạn của quá trình, cụ thể là phát điện, truyền tải, phân phối và lắp đặt, giá thiết bị điện áp cao cao hơn giá thiết bị điện áp thấp. Thiết bị điện áp cao đắt hơn thiết bị điện áp thấp do cấu tạo của nó. Ví dụ, dây điện áp cao đắt hơn mỗi mét so với dây điện áp thấp cùng công suất vì lớp cách điện của nó được làm từ vật liệu tinh vi hơn và yêu cầu độ chính xác cao hơn trong sản xuất. Cầu dao điện áp cao có giá cao hơn đáng kể so với cầu dao điện áp thấp do cần ngắt dòng lỗi cao cũng như chịu được điện áp cao khi ngắt. Thêm vào đó, việc lắp đặt thiết bị điện áp cao đòi hỏi lực lượng lao động được đào tạo chuyên biệt, kế hoạch an toàn phức tạp và vùng cách ly rộng lớn góp phần làm tăng chi phí xây dựng. Do đó, lý do kinh tế khi sử dụng điện áp cao là nhờ điện áp cao có thể truyền tải trên khoảng cách xa và do đó chi phí cao của thiết bị điện áp cao có thể được biện minh. Để biết chi tiết hơn về cách lựa chọn và định giá các thiết bị này, hướng dẫn của chúng tôi về công suất watt mà một ổ cắm có thể chịu được giải thích mối quan hệ giữa công suất mạch và các ổ cắm cũng như công tắc cung cấp điện.
Câu hỏi thường gặp
240V là điện áp cao hay thấp?
Theo các thuật ngữ của IEC và Bắc Mỹ, 240 volt được phân loại là điện áp thấp. Nó thường được sử dụng trong các hộ gia đình nên được coi là điện áp tiêu chuẩn cho các thiết bị lớn hơn ở Bắc Mỹ. Do đó, nó thuộc vào loại điện áp thấp; tức là 50-1.000 V AC theo nguyên tắc của IEC. Các biện pháp an toàn mà thợ điện tuân thủ khi xử lý mạch điện 240 volt sẽ tương tự như các biện pháp được sử dụng trong mạch điện 120 volt.
Sự khác biệt giữa điện áp cao và điện áp thấp là gì?
Sự phân biệt giữa điện áp cao và điện áp thấp nằm ở mức điện áp. Phạm vi điện áp thấp tương ứng với điện áp từ 50 đến 1.000 volt (theo định nghĩa của IEC), thường được sử dụng trong nhà ở, văn phòng và các nhà máy nhỏ. Ngược lại, điện áp cao đề cập đến điện áp trên 35.000 volt, được sử dụng trong truyền tải điện khoảng cách dài. Hệ thống điện áp cao rất nguy hiểm và yêu cầu thiết bị đặc biệt cùng đào tạo chuyên môn để sử dụng, bên cạnh chi phí lắp đặt và bảo trì tương đối cao.
220 volt là điện áp thấp hay cao?
220 volt Theo cả phân loại của IEC và Bắc Mỹ – tiêu chuẩn châu Âu lịch sử và tiêu chuẩn Trung Quốc mới – nó được coi là điện áp thấp, nằm trong khoảng điện áp AC từ 50 đến 1.000 volt, và tương đương với 230 volt hiện đang được sử dụng ở Vương quốc Anh và châu Âu. Là điện áp cung cấp phổ biến cho hộ gia đình, điện áp tiêu chuẩn này được cung cấp và sử dụng theo quy định về điện áp thấp.
400 volt là điện áp cao hay thấp?
400 volt là điện áp thấp theo phân loại của IEC. Đây là điện áp nguồn ba pha thông thường ở Anh và châu Âu. Điện áp này được áp dụng trong các bếp thương mại, xưởng làm việc và máy móc công nghiệp nhẹ. Điện áp này thuộc loại điện áp thấp trong khoảng 50-1.000V AC. Công việc lắp đặt và bảo trì được thực hiện bởi các thợ điện được đào tạo.
Tài liệu tham khảo
- Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) — IEC 60038 và IEC 61140. Các tiêu chuẩn quốc tế định nghĩa điện áp tiêu chuẩn và phân loại điện áp thấp, trung bình và cao.
- Hiệp hội Phòng cháy Chữa cháy Quốc gia (NFPA) — NFPA 70 (NEC) và NFPA 70E. Bộ quy tắc lắp đặt điện Bắc Mỹ và tiêu chuẩn an toàn điện tại nơi làm việc, định nghĩa các lớp điện áp và thực hành làm việc an toàn.
- Eaton — Phân loại điện áp và Hướng dẫn An toàn Điện. Hướng dẫn của nhà sản xuất về lựa chọn, lắp đặt và vận hành an toàn thiết bị điện qua các lớp điện áp.
- Tổ chức An toàn Điện Quốc tế (ESFI) — An toàn Điện theo Lớp Điện Áp. Hướng dẫn cho người tiêu dùng và chuyên gia về các nguy cơ liên quan đến điện áp thấp, trung bình và cao.
The → Cái sự khác biệt giữa điện áp cao và điện áp thấp không phải là một con số duy nhất. Nó là một khung tiêu chuẩn xác định cách điện được tạo ra, truyền tải, phân phối và sử dụng — và quan trọng nhất là cách xử lý an toàn. Điện áp thấp (được định nghĩa là 120, 230, 240 và 400 volt) có thể được tìm thấy trong nhà, văn phòng và nhà máy, nơi hệ thống dây điện tiêu chuẩn, cầu dao tiêu chuẩn và các quy định tiêu chuẩn đảm bảo độ tin cậy và an toàn. Điện áp cao (bao gồm 35.000 volt trở lên), mặt khác, đề cập đến lưới truyền tải điện áp cao liên quan đến khoảng cách dài, công suất cao và các điều kiện an toàn nghiêm ngặt.
Đối với thợ điện, kỹ sư và chủ nhà, việc hiểu sự khác biệt là gì cũng như lý do tồn tại của nó trong thế giới dòng điện là điều thiết yếu. Bởi vì tất cả các sản phẩm dây điện GOG Electric (công tắc, ổ cắm tường, bộ điều chỉnh độ sáng) đều được làm từ vật liệu phù hợp và sử dụng công nghệ sản xuất liên quan, có thể đảm bảo hoạt động đáng tin cậy ở điện áp thấp.
