電圧分類の理解は、電気工学、配電、および機器の選択において基本です。住宅回路の設計、産業施設の管理、または電力伝送ネットワークの計画のいずれにおいても、低電圧、中電圧、および高電圧の違いを知ることは、安全性、効率、および国際規格への準拠のために不可欠です。.
この包括的なガイドでは、すべての電圧分類にわたる技術的な区別、用途、および安全上の考慮事項について探求し、電気専門家がシステム設計および機器の選択について情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。.
電圧とは何か、そして分類が重要な理由
電圧はボルト（V）で測定され、回路内の2点間の電位差を表します。これは、水道管を通って水を移動させる水圧と同様に、導体を介して電流を押し出す「圧力」です。.
電圧分類は、3つの重要な目的を果たします。
- 安全性標準化: 電圧レベルが異なると、電気的危険を防止するために、特定の絶縁、保護具、および取り扱い手順が必要になります。
- 機器の互換性: 製造業者は、適切な動作と寿命を保証するために、特定の電圧範囲に合わせて機器を設計します。
- 効率最適化: 高電圧は長距離にわたる伝送損失を低減しますが、低電圧はエンドユーザーアプリケーションにとってより安全です。
この分類システムにより、世界中のエンジニアが電気システムについて明確にコミュニケーションを取り、特定のアプリケーションに適したコンポーネントを選択できます。.
電圧分類に関する国際規格
電圧分類は普遍的に標準化されておらず、地域および統括機関によって異なります。2つの主要な標準化団体は次のとおりです。
IEC（国際電気標準会議）規格
IEC規格、特に IEC 60038 そして IEC 61140, は、北米以外でグローバルに使用されています。これらの規格は、電気システムおよび機器の電圧範囲を定義しています。
- 超低電圧（ELV）: 50V AC未満または120V DC未満
- 低電圧（LV）: 50V〜1,000V ACまたは120V〜1,500V DC
- 中電圧（MV）: 1kV〜35kV（場合によっては52kVまで拡張）
- 高電圧（HV）: 35kV〜230kV
- 超高電圧（EHV）: 230kV〜800kV
- 超超高電圧（UHV）: 800kV超
ANSI/NEC規格（北米）
米国規格協会（ANSI）および米国電気工事規程（NEC）は、わずかに異なる分類を使用しています。
- 低電圧: 最大600V AC
- 中電圧: 601V〜69kV
- 高電圧: 69kV〜230kV
- 超高電圧: 230kV〜500kV
- 超超高電圧: 500kV超
この表は、2つの主要な規格を比較しています。
| 電圧分類 | IEC規格（国際） | ANSI/NEC規格（北米） |
|---|---|---|
| 超低電圧 | < 50V AC / < 120V DC | < 30V AC / < 60V DC |
| 低電圧 | 50V〜1,000V AC | 最大600V AC |
| 中電圧 | 1kV〜35kV（52kV） | 601V〜69kV |
| 高電圧 | 35kV〜230kV | 69kV〜230kV |
| 超高電圧 | 230kV〜800kV | 230kV〜500kV |
| 超超高電圧 | > 800kV | > 500kV |
どの規格があなたの地域に適用されるかを理解することは、機器の選択、安全コンプライアンス、およびプロジェクト計画にとって非常に重要です。.
低電圧（LV）：日常の電気システムの基礎
定義と範囲
低電圧システムは以下の電圧で動作します。 50V～1,000V AC (IEC) または 最大600V AC (ANSI/NEC)。この分類は、人々が日常的に接する電気システムの大部分を網羅しています。.
主な特徴
- 安全性：適切な予防措置を講じた訓練を受けた担当者にとっては比較的安全
- 絶縁要件：標準的な絶縁材料で十分
- 分布：短距離電力配電（通常1km未満）
- 電流レベル：高電圧と比較して、同等の電力に対してより高い電流
- 設備費：一般的に高電圧機器よりも安価
一般的なアプリケーション
低電圧システムは以下に電力を供給します。
- 住宅：120V/240V単相システム（北米）または230V/400V三相システム（ヨーロッパ/アジア）
- 商業ビル：照明、HVACシステム、オフィス機器、エレベーター
- 軽工業：小型モーター、制御システム、機械
- 制御回路：PLC、自動化システム、計装
- 再生可能エネルギー：インバーター出力、, バッテリーエネルギー貯蔵システム, 太陽光発電配電ボックス
機器の例
安全への配慮
低電圧は高電圧よりも安全ですが、依然として重大なリスクがあります。
- 感電：特に濡れた状態や長時間の接触では致命的となる可能性があります。
- アークフラッシュ：短絡は危険なアークフラッシュを引き起こす可能性があります。
- 火災の危険性：過負荷回路または故障した機器は、電気火災を引き起こす可能性があります。
- 保護具：絶縁手袋や安全メガネなどの基本的なPPEが必要です。
OSHAの基準によると、50Vを超える電圧はすべて危険と見なされ、適切な安全対策とトレーニングが必要です。.
中電圧（MV）：発電と配電の間の橋渡し
定義と範囲
中電圧システムは以下の電圧で動作します。 1kV～35kV (IEC) または 601V～69kV (ANSI/NEC)。この分類は、高電圧送電と低電圧配電ネットワーク間の重要なリンクとして機能します。.
主な特徴
- 効率性：低電圧と比較して、送電損失が大幅に減少
- 距離：5～50kmの範囲で経済的に電力を伝送できます。
- 現在：同等の電力に対してより低い電流であるため、導体サイズの要件が軽減されます。
- 断熱：強化された絶縁と特殊な機器が必要です。
- スイッチング：特殊な 開閉装置 および保護デバイスが必要です。
一般的なアプリケーション
中電圧システムは以下に不可欠です。
- 産業施設：大規模な製造工場、精製所、鉱業
- 商業施設：ショッピングセンター、病院、空港、データセンター
- 電力会社配電：近隣の変電所、地方の配電ネットワーク
- 大型モーター：産業用ドライブ、ポンプ、コンプレッサー（通常1～10 MW）
- 再生可能エネルギー：風力発電所、大規模太陽光発電設備
- 交通：電気鉄道システム、地下鉄ネットワーク
機器の例
- 中電圧開閉装置（IEC 62271準拠）
- 真空遮断器（VCB）
- リングメインユニット（RMU）
- 電力変圧器（MV/LV）
- 中電圧サージ保護デバイス
- アイソレータスイッチ
安全への配慮
中電圧では、大幅に強化された安全プロトコルが必要です。
- 専門的なトレーニング：担当者は、MV作業のために特別に訓練され、認定されている必要があります。
- PPE要件：アーク定格の衣類、絶縁手袋（クラス2～4）、フェイスシールド
- 開閉手順：正式なロックアウト/タグアウト手順の義務化
- 離隔距離：最小接近距離を維持する必要がある
- アークフラッシュの危険性：包括的なリスクアセスメントを必要とする深刻なアークフラッシュ事故の可能性
中電圧におけるより高いエネルギーレベルは、事故が壊滅的なものになる可能性があることを意味し、安全基準の厳守が絶対に重要です。.
高電圧（HV）：長距離電力伝送
定義と範囲
高電圧システムは、以下の電圧で動作します。 35kV～230kV (IEC) または 69kV～230kV （ANSI/NEC）。これらのシステムは、地域電力伝送ネットワークのバックボーンを形成します。.
主な特徴
- 伝送効率：50～300kmの距離での最小限の電力損失
- 電力容量：数百メガワットを伝送可能
- インフラ：送電鉄塔、特殊な変電所が必要
- 断熱：広範な絶縁および離隔要件
- 環境への影響：電磁界（EMF）および視覚的影響の考慮事項
一般的なアプリケーション
高電圧システムは以下を可能にします。
- 地域伝送：発電所を配電ネットワークに接続
- 都市間接続：都市間での電力伝送
- 工業団地：専用の変電所を持つ非常に大規模な施設
- 再生可能エネルギーの統合：遠隔地の風力/太陽光発電所をグリッドに接続
- 国境を越えた伝送：国際的な電力交換
機器の例
- エアサーキットブレーカー（ACB）およびSF6サーキットブレーカー
- 電力変圧器（HV/MV降圧）
- 変流器および変圧器（CT/VT）
- 避雷器およびサージ保護
- 送電線ハードウェアおよび絶縁体
安全への配慮
高電圧作業は、最高レベルの安全プロトコルを要求します。
- 専門的な認証：高度な訓練を受けた担当者のみ許可
- リモート操作：ほとんどの操作は、遠隔で、または特殊なツールを使用して実行
- 離隔ゾーン：広範な安全離隔が必要（センチメートルではなくメートル単位）
- 電磁気的危険：EMF曝露制限を遵守する必要がある
- アークフラッシュエネルギー：非常に高い入射エネルギーレベルの可能性
高電圧システムは通常、人口密集地から離れた場所に設置され、複数の安全管理層によるアクセス制限が必要です。.
超高電圧（EHV）および超々高電圧（UHV）
超高電圧（230kV～800kV）
EHVシステムは、州、国、または国境を越えて電力を伝送し、損失を最小限に抑えます。一般的な電圧には、345kV、500kV、および765kVが含まれます。.
アプリケーション
- 全国グリッド相互接続
- 300～1,000kmを超える大量電力伝送
- 主要な発電施設を負荷センターに接続
超々高電圧（800kV超）
UHVは、電力伝送技術の最先端を表しており、1,000kV（1 MV）以上のシステムで動作します。中国は、運用中の1,100kV ACおよび±1,100kV DCラインでUHV技術を開拓しました。.
アプリケーション
- 大陸横断電力伝送
- 遠隔地の再生可能エネルギー資源を都市部に接続
- 送電回廊の要件を削減
比較分析：LV対MV対HV
電圧分類間の実際的な違いを理解することは、システム設計および機器の選択に役立ちます。
| パラメータ | 低電圧 | 中電圧 | 高電圧 |
|---|---|---|---|
| 電圧範囲（IEC） | 50V～1kV | 1kV～35kV | 35kV〜230kV |
| 一般的な伝送距離 | < 1 km | 5 – 50 km | 50 – 300 km |
| 電力容量 | 最大1 MW | 1 – 50 MW | 50 – 500+ MW |
| 電流レベル | 高（数百～数千アンペア） | 中（数十～数百アンペア） | 低（数十～数百アンペア） |
| 電線サイズ | 同等の電力に対して大きい | 中 | 同等の電力に対して小さい |
| 絶縁要件 | 標準 | 強化された | 広範囲にわたる |
| 設備費 | より低い | 中 | より高い |
| 設置の複雑さ | 単純 | 中程度 | コンプレックス |
| 安全に関するトレーニングが必要 | 基本的な電気 | 特殊なMV | 高度に特殊なHV |
| メンテナンス頻度 | 定期的 | 周期的 | 計画的/予防的 |
| 代表的な用途 | 建物、小規模産業 | 大規模産業、配電 | 送電、大電力 |
| 保護装置 | MCB、MCCB、RCCB | VCB、スイッチギア | ACB、SF6遮断器 |
| 基準の遵守 | IEC 60947、UL 489 | IEC 62271、IEEE C37 | IEC 62271-100 |
電力損失の比較
電圧と電力損失の関係は、次の式で表されます。 電力損失 = I²R
どこでだ：
- I = 電流（アンペア）
- R = 抵抗（オーム）
同じ電力を伝送する場合：
- 電圧を2倍にすると、電流は半分になります
- 電流を半分にすると、電力損失は75％減少します
これが、長距離送電に高電圧が不可欠な理由です。たとえば、100 MWを送電する場合：
- 10kV（MV）：電流 = 10,000A、非常に高い損失
- 100kV（HV）：電流 = 1,000A、損失は99％減少
- 500kV（EHV）：電流 = 200A、損失は99.96％減少
アプリケーションに適した電圧レベルの選択
適切な電圧区分を選択するには、いくつかの要因を考慮する必要があります。
1. 電力要件
- 100 kW未満：通常、低電圧で十分
- 100 kW～10 MW：中電圧が最適な場合が多い
- 10 MW超：高電圧が必要になる場合があります
2. 伝送距離
- 500メートル未満：低電圧が経済的
- 500メートル～20 km：中電圧を推奨
- 20 km超：効率のために高電圧が必要
3. 負荷の種類
- 住宅/商業：低電圧が標準
- 産業用モーター：大型モーター（>200 HP）には中電圧
- 大電力：送電には高電圧
4. コストの考慮
初期投資:
- LV：機器および設置コストが最も低い
- MV：中程度のコスト、特殊な機器が必要
- HV：最も高いコスト、複雑なインフラストラクチャ
運用コスト：
- LV：長距離では損失が大きい
- MV：効率とコストのバランスが取れている
- HV：伝送損失が最も低い
安全および規制要件
各電圧レベルには特定の安全基準があります。
- 回路保護要件
- 接地およびアース基準
- アークフラッシュ保護
- 人的トレーニングと認証
6. 将来の拡張
成長の可能性を考慮する：
- システムは増加した負荷に対応できますか？
- 必要に応じて電圧のアップグレードは可能ですか？
- インフラストラクチャの制限は何ですか？
電圧変換および配電ネットワーク
最新の電気システムは、調整された階層で複数の電圧レベルを使用します。
- 発電：発電所は中電圧（通常11〜25kV）で発電します。
- 昇圧：変圧器は送電のために電圧をHV/EHVに上げます。
- トランスミッション：高電圧での長距離輸送
- 一次変電所：地域配電のために中電圧に降圧
- 配電変電所：低電圧へのさらなる降圧
- エンドユーザー：使用電圧への最終変換
この多段階アプローチは、使用地点での安全性を維持しながら、各レベルで効率を最適化します。. トランスフォーマー は、この電圧変換プロセスにおいて重要な役割を果たします。.
安全基準とコンプライアンス
国際基準
- IEC 60364：低電圧電気設備
- IEC 62271：高電圧開閉装置および制御装置
- IEC 61140：感電からの保護
- IEEE C37：回路ブレーカーおよび開閉装置の規格
- NFPA 70E職場における電気安全
個人用保護具（PPE）
必要なPPEは電圧レベルによって異なります。
低電圧：
- 絶縁手袋（クラス00または0）
- 安全メガネ
- アーク定格の衣類（アークフラッシュハザードエリア用）
中電圧：
- 絶縁手袋（クラス2〜4）
- レザープロテクター
- アーク定格スーツ（最低8 cal/cm²）
- フェイスシールド
- 絶縁工具
高電圧：
- クラス4手袋を含む最大PPE
- フルアーク定格スーツ（40+ cal/cm²）
- リモート操作が推奨されます
- ホットスティックツール
- 専門的なトレーニングが必須
アークフラッシュハザード分析
50Vを超えるすべての電気システムは、NFPA 70Eに従ってアークフラッシュハザード分析が必要です。この分析では、以下を決定します。
- 入射エネルギーレベル
- アークフラッシュ境界距離
- 必要なPPEカテゴリ
- 安全ラベルの要件
電圧技術における新たなトレンド
HVDC（高電圧直流）
HVDC技術は、以下の場合に普及しています。
- 超長距離送電（>500 km）
- 海底ケーブル接続
- 非同期グリッド相互接続
- 再生可能エネルギーの統合
スマートグリッドの統合
最新の電圧システムには、以下が組み込まれています。
- デジタル監視および制御
- スマートサーキットブレーカー
- 自動電圧調整
- リアルタイム負荷管理
再生可能エネルギーに関する考慮事項
太陽光および風力発電設備には、慎重な電圧計画が必要です。
要点
電圧分類を理解することは、電気専門家にとって不可欠です。覚えておくべき重要なポイントは次のとおりです。
- 電圧の分類は地域によって異なります。：IECおよびANSI/NEC規格では異なる範囲が定義されています。プロジェクトに適用される規格を必ず確認してください。
- 低電圧（50V〜1kV）は日常的な用途に電力を供給します。：住宅から軽工業設備まで、LVシステムは最も一般的であり、標準的な安全対策が必要です。
- 中電圧（1kV〜35kV）は発電と配電を橋渡しします。：MVシステムは、産業施設や地域への効率的な電力供給を可能にしますが、特殊な機器とトレーニングが必要です。
- 高電圧（35kV〜230kV）は長距離伝送を可能にします。：HVシステムは数百キロメートルにわたる電力損失を最小限に抑えますが、広範な安全プロトコルとインフラストラクチャが必要です。
- 電圧が高いほど、電流と損失が少なくなります。：同等の電力伝送の場合、電圧を2倍にすると電流が半分になり、電力損失が75％削減されるため、HVは効率にとって不可欠です。
- 各電圧レベルには特定の機器が必要です。：〜から MCB LVのMCBからHVのSF6遮断器まで、適切な機器の選択は安全性と性能にとって重要です。
- 安全要件は電圧とともにエスカレートします。：電圧が上昇するにつれて、人員のトレーニング、PPE、および運用手順がますます厳格になります。
- システム設計では、複数の要因を考慮する必要があります。：電力要件、伝送距離、負荷の種類、コスト、および将来の拡張はすべて、最適な電圧選択に影響を与えます。
- 変圧器は多電圧ネットワークを可能にします。：最新の電気システムは、発電から最終用途まで調整された電圧レベルを使用しており、変圧器が効率的な変換を促進します。
- 規格への準拠は必須です。：IEC、IEEE、ANSI、およびNFPA規格は、すべての電圧分類にわたって安全性、互換性、および信頼性を保証します。
- 新興技術は電圧アプリケーションを再構築しています。：HVDC伝送、スマートグリッド統合、および再生可能エネルギーシステムは、電圧技術の革新を推進しています。
- 適切な電圧分類は、コストのかかる間違いを防ぎます。：不適切な電圧レベルを使用すると、機器の故障、安全上の危険、非効率、および規制違反につながります。
短いFAQセクション
低電圧、中電圧、高電圧の主な違いは何ですか？
主な違いは、電圧範囲、伝送距離の能力、および安全要件です。低電圧（50V〜1kV）は、建物や軽工業における短距離配電に使用されます。中電圧（1kV〜35kV）は、5〜50kmの効率的な地域配電を可能にします。高電圧（35kV〜230kV）は、数百kmにわたる長距離伝送を最小限の損失で実現します。各レベルは、より高度な機器と安全プロトコルを段階的に必要とします。.
なぜ単一の電圧レベルではなく、異なる電圧レベルを使用するのでしょうか？
複数の電圧レベルを使用することで、電力システム全体の効率と安全性を最適化します。高電圧は長距離の送電損失を最小限に抑えます（電力損失 = I²R なので、高電圧 = 低電流 = 低損失）。ただし、高電圧は危険であり、最終用途のアプリケーションには実用的ではありません。中電圧から低電圧への降圧は、システム全体の効率を維持しながら、安全で利用可能な電力を提供します。この多段階アプローチは、送電効率、設備コスト、およびユーザーの安全性のバランスを取ります。.
480Vは低電圧、または中電圧と見なされますか？
480Vは以下として分類されます 低電圧 IEC規格（LVを最大1,000Vと定義）およびANSI/NEC規格（LVを最大600Vと定義）に基づく。ただし、480V三相システムは大きな電力を伝送し、120V/240V住宅システムよりも厳格な安全対策が必要です。産業環境では、480Vは大型モーター、HVACシステム、および重機によく使用されます。.
家庭ではどのくらいの電圧が使用されていますか？
住宅用電圧は地域によって異なります。 120V/240V 北米では単相、, 230V/400V ヨーロッパおよびアジアのほとんどの地域、および 100V 日本で100Vです。これらはすべて、占有スペースでの安全のために設計された低電圧システムです。低い電圧（120Vまたは230V）は照明および小型家電製品に使用され、高い電圧（240Vまたは400V）は電気乾燥機、レンジ、およびエアコンなどの大型家電製品に電力を供給します。.
中電圧の作業に必要な安全装備は何ですか？
中電圧作業には、以下の特殊な安全装備が必要です。クラス2～4の絶縁ゴム手袋（革製プロテクター付き）、耐アーク性衣類（最低8～12 cal/cm²）、フェイスシールド、絶縁工具、電圧検出器。作業者は、専門的なMVトレーニングを修了し、厳格なロックアウト/タグアウト手順に従う必要があります。アークフラッシュハザード分析は、各設置場所における特定のPPE要件を決定するために必須です。.
工業施設において、低圧と中圧をどのように選択しますか？
決定は、総電力需要（通常、MVは500〜1000kW以上で正当化される）、モーターのサイズ（200HPを超えるモーターにはMVが推奨される）、配電距離（500メートルを超えるとMVの方が経済的）、および電力会社の接続点電圧など、いくつかの要因に依存します。初期費用（MV機器はより高価）と運用費用（MVの方が損失が少ない）の両方を考慮してください。電気エンジニアおよび電力会社と協力して、特定のアプリケーションにおける総所有コストを評価してください。.
低電圧から中電圧への変換は可能ですか？
はい、LVからMVに電圧を上げる昇圧変圧器を使用します。これは、太陽光発電所などの分散型発電アプリケーションで一般的です。 インバーター は低電圧ACを生成し、それがグリッド接続のために中電圧に昇圧されます。ただし、変換には適切な変圧器のサイジングが必要です。, 保護装置, 、および電力会社相互接続規格への準拠。.
電圧区分に関して最も混乱を招く原因は何ですか？
混乱の主な原因は、電圧範囲を異なる方法で定義するIEC規格とANSI/NEC規格の違いです。さらに、用語も異なります。「高電圧」の代わりに「高張力」（HT）を使用する地域もあれば、「中電圧」の定義が大きく異なる地域もあります。鉄道や鉱業などの業界固有の規格も、異なる分類を使用する場合があります。プロジェクトと地域に適用される規格を常に明確にしてください。.
結論
電圧分類は、最新の電気工学および電力システム設計の基礎を形成します。低電圧、中電圧、および高電圧の違い、およびそれらを管理する国際規格を理解することは、安全で効率的、かつ準拠した電気設備にとって不可欠です。.
〜から 住宅用回路ブレーカー 家庭を保護するものから、大陸にまたがる大規模な送電線まで、各電圧レベルは相互接続された電気インフラストラクチャで特定の目的を果たします。各アプリケーションに適切な電圧分類を選択し、確立された安全規格に従うことで、電気専門家は人員と機器を保護しながら、信頼性の高い電力供給を保証します。.
電気システムがスマートグリッド技術、再生可能エネルギー統合、およびHVDC伝送とともに進化するにつれて、電圧分類の基本原則は変わりません。設計している場合でも 分電盤, MCB 開閉装置, 、指定している場合でも、または送電ネットワークを計画している場合でも、電圧レベルを適切に理解することで、最適なシステム性能、安全性、および寿命が保証されます。.
VIOX Electricでは、 小型回路ブレーカー から中電圧スイッチギアまで、すべての電圧分類にわたる包括的な電気機器を製造し、世界中の電気専門家がより安全で効率的な電力システムを構築できるよう支援しています。.
