HoogspanningsNet - alles over hoogspanning op het het

Hoogspanningstechniek

Mast van de Maand



Mast 46, 110 kV Herbayum - Marnezijl
----------------------------------------------
Deze rubriek komt betrekkelijk weinig in Friesland. Niet omdat het net daar oninteressant zou zijn (in tegendeel) maar simpelweg door grebrek aan een correspondent. Friesland zelf is in Nederland op dit moment nog het laatste bolwerk waar een vijftig jaar oude netstrategie nog in optima forma te bewonderen valt: een grotendeels bovengronds net dat bestaat uit 110 kV in bij voorkeur ringvormen, gekoppeld door een bovenliggend 220 kV-net waarmee interconnectie met de rest van het land wordt gemaakt. Uiteraard zijn daar wat steeklijnen en netopeningen bij aanwezig, maar geen enkel net is perfect. Het Friese PEB heeft verschillende mastontwerpen uitgeprobeerd in haar lange geschiedenis, en daarbij zijn in de spanning van 110 kV parallellen te vinden met de omliggende netbeheerders. Vooral de overlap met de IJsselmij is interessant. Beide netbeheerders bouwden in de jaren 30 tot 50 vooral hamerkoppen, daarna volgden diverse soorten donaumasten die steeds sterker gerationaliseerd raakten, toen kwam een episode van ranke buismasten en uiteindelijk raakten grondkabels de norm voor 110 kV. De laatste vakwerkmasten, dus de gerationaliseerde donaumasten, lijken sterk op een iets grotere 150 kV-versie in Noord Holland, die op zijn beurt een afgeslankte versie lijkt van 220- en 380 kV-ontwerpen.

Hoogspanning en gezondheid?

Antwoord op alle vragen vind je bij het RIVM (NL) of het Departement Leefomgeving (B).

HoogspanningsNet behandelt dit thema met opzet niet zelf. (Waarom niet?)

Geknetter en gebrom?

Geen zorgen, dat is normaal.

Mastverrommeling


Doet dit ook jouw tenen kromtrekken?


Zoek je de netbeheerder?

Dat zijn wij niet. Ga naar de website van TenneT TSO (NL) of Elia (B).




Of ga naar ENTSO-E voor het Europese samenwerkingsverband tussen netbeheerders.

Berichtenarchief

08 september 2022 Het zit ze deze week niet mee op de Berg. Een aantal dagen terug had Tennet te maken met een kortsluiting op Olsterpad waarbij een weigerende beveiliging. En gisteravond kreeg ook het transport van een nieuwe 220/110 kV koppeltrafo in Friesland een eh.. andere draai toen een werkweg plotseling verzakte.

Het zijn van die weken die je niet te vaak moet hebben voor de PR en ook niet voor de zuurgraad in het hoofdkwartier. In Friesland, bij Tytsjerk, of voor mensen die de netkaart beter kennen, bij Louwsmeer, is Tennet bezig met het vervangen van een 220/110 kV koppeltrafo. De 250 ton zware trafo met een koppelvermogen van 370 MVA moest een bestaand oud exemplaar van 200 MVA vervangen. Die oude trafo, van 170 ton, was de dag ervoor afgevoerd over een tijdelijk aangelegde werkweg. Gisteravond, toen de nieuwe trafo dezelfde weg nam, ging het echter mis. Die tachtig ton extra gewicht bleek teveel. Het veenpakket onder de werkweg hield het niet en er trad zogeheten grondbreuk op, waardoor de hele werkweg samen met de transportwagen en de trafo verzakte. Het hele transport kantelde en met een smak eindigde de trafo op zijn zij half in een greppel en het naastgelegen weiland.

Tja. 220/110 kV 370 MVA in de berm is weer eens wat anders dan een 400 kVA trafohuisje. Gelukkig hebben zich geen persoonlijke ongelukken voorgedaan.

Omroep Friesland laat een medewerker van Tennet aan het woord (wel in het Nederlands) die een aantal zaken uitlegt. Waarom de werkweg verzakte ondanks een flinke voorbereiding van de operatie zal moeten blijken uit aanvullend onderzoek. Verder moet die trafo daar natuurlijk weer weg, en dan is het hopen dat de kern en de wikkelingen niet zijn beschadigd zodat het slechts een kwesie is. Het wordt een interessante hijsklus, zoveel is zeker. 

Ook netstrategisch is er nu wat extra werk te doen. Een dag eerder was reeds de oude trafo over dezelfde werkweg afgevoerd zodat die niet meer zomaar provisorisch kan worden teruggezet en weer met olie kan worden afgevuld voor een paar maanden extra dienst. De werkweg is immers fysiek stuk en geblokkeerd. Waarom er niet voor is gekozen eerst de nieuwe trafo aan te voeren en dan pas de oude af te voeren is niet duidelijk. Mogelijk speelt ruimtegebrek op het vrij krappe Louwsmeer een rol. Gevolg voor het operationeel netbedrijf is dat er nu één koppeltrafo gedurende in ieder geval een aantal weken of maanden de koppelfunctie moet verzorgen. Kijken we op de netkaart, dan zien we dat er in de omgeving wel mogelijkheden zijn om een beetje te spelen met netopeningen om Oudehaske een groter deel van het Friese 110 kV-net te laten invoeden en de belasting op Louwsmeer wat te verkleinen. Het zal in ieder geval nog wel even duren voordat Louwsmeer weer is voorzien van twee koppeltrafo's.

Afbeeldingen: wij hebben geen beeld voorhanden van de gekantelde transformator vanwege copyrights, kijk daarvoor bij de NOS of Omroep Friesland. Op de afbeelding een koppeltrafo voor 380/220 kV op provisorium Hogeland, waar er geen scherfmuren in de weg staan. Zulke apparaten wegen zelfs zonder koelblokken en olie al gauw een paar honderd ton zodat transport een hele operatie is, die dus ook niet altijd goed gaat.

02 september 2022 Update 3, 03/09, 11.30 uur – Na een kortsluiting die om nog onbekende redenen niet op tijd werd afgeschakeld is er gisteren korte tijd een stroomstoring ontstaan in delen van de Flevopolder en het Randmerengebied. De storing was vrij snel opgelost, maar de schade nog niet. On-Nederlandse beelden van rokende draden, iets wat normaal niet mogelijk is met de hoogstaande beveiliging van het hoogspanningsnet.

Rokende hoogspanningsdraden, gezien vanuit de lucht. (Foto door René den Braber, getoond met toestemming.)

Een hoogspanningsnet is een razend ingewikkeld samenstel van draden, stations en transformators. En zoals met alles, ook in een hoogspanningsnet gaat er wel eens wat stuk. Normaal gesproken, bij een storing in een hoogspanningscomponent waarbij kortsluiting ontstaat, grijpt de beveiliging in. Na maximaal 0,040 seconden wordt de vermogensschakelaar geopend waardoor de component, de rail of het circuit wordt afgeschakeld. Dat gebeurt vaker dan je denkt, maar meestal merken we daar niets van omdat het hoogspanningsnet redundant is uitgevoerd. Elke enkelvoudige storing in een individuele component heeft normaal gesproken een backupmogelijkheid. Daardoor resulteert een kortsluiting slechts in een korte knippering van het licht. Gebruikers merken normaal dus niets van kleine of grote schades in het elektriciteitsnet.

Echter, op 02 september in de Flevopolder is dat anders gegaan. Om nog onduidelijke redenen ontstond op het nieuwe trafostation Olsterpad (nog maar net gebouwd en volgens recente berichtgeving nog niet eens volledig opgeleverd) een kortsluiting die niet door de beveiliging werd herkend en daardoor niet werd afgeschakeld. Kortsluitingen trekken enorme stroomsterktes, veel meer dan waar de draden en componenten normaal op berekend zijn. Het getroffen circuit, om precies te zijn Lely – Olsterpad Paars, is ontworpen op 150 kV bedrijfsspanning en maximaal 416 MVA vermogen. We zien op filmpjes en luchtfoto's dat de draden razendsnel heet worden, zo heet dat de rook eraf komt, waarna de draden uitzetten, diep doorzakken en uiteindelijk ergens de grond raakten. In een filmpje dat op Twitter rondgaat is te zien hoe snel de draden heet worden.

Naar inmiddels blijkt was dat eerste contactpunt de boveleiding van de spoorbaan Dronten – Lelystad. Omdat de beveiliging niet goed werkte bleef ook toen het vermogen staan. Het lijkt erop dat geen enkel tripcommando effect had, waardoor uiteindelijk pas de kortsluiting ophield toen er fysiek een hoogspanningscomponent helemaal door brandde. Hoogspanningscomponenten zijn behoorlijk robuust, dus dat is pas na enkele minuten gebeurd.

Slecht nieuws voor wie er op dat moment onder stond, zoals de bovenleiding van Prorail, van de spoorlijn tussen Dronten en Lelystad. Er zijn gelukkig geen berichten van persoonlijke ongelukken bij bijvoorbeeld de NOS. Ook slecht nieuws voor netbeheerder Tennet, de eigenaar van de verbinding en het station. Op dit soort temperaturen, mogelijk vele honderden graden, zijn hoogspanningsdraden niet ontworpen. De kans zit erin dat ze permanent zijn beschadigd zodat ze moeten worden vervangen. Op foto's gemaakt in de morgen van 03 september lijken ze gelukkig wel weer te zijn teruggekrompen in hun oude, strakkere vorm nadat ze waren afgekoeld.

Hoe kan het gebeuren dat de normaliter hoogstaande beveiliging van het hoogspanningsnet niet ingreep? Daar zal men ook bij Tennet verbaasd over zijn. Het is wat speculatief en we moeten een slag om de arm houden, maar het zou kunnen dat een calamiteit die dezelfde hoogspanningslijn vorig jaar overkwam ermee te maken heeft. Vorig jaar op 18 juni duwde een valwind bij Kerkdorp, net over de randmeren in Gelderland, vier mastposities omver. Met noodlijnen en doorverbindingen is toen de situatie min of meer hersteld om de winter door te komen. In tussentijd kwam het nieuwe station Olsterpad ook gereed, waardoor nog meer wijzigingen in de verbinding (circuitlengte, impedantie) is verschenen. Het zou kunnen zijn dat de bijbehorende veranderde instellingen in de afschakelbeveiliging of distantie daardoor niet hebben gedaan wat ze normaal moeten doen. Op dit moment is ons geen bevestiging bekend van enig zulk vermoeden, het is wat dat betreft wachten op informatie van Tennet over wat er precies is misgegaan. 

Wel kunnen we concluderen dat het in onze streken iets unieks is dat de beveiliging weigert een staande kortsluiting af te schakelen, en dat de draden van het kortgesloten circuit onbedoeld vele honderden graden worden. Er is ons bij HoogspanningsNet geen enkel vergelijkbaar geval bekend in Nederland in de afgelopen decennia. Hoe het schadeherstel en onderzoek zich zal ontwikkelen is daardoor des te interessanter.

Als we meer weten passen we dit artikel aan. Volg tot die tijd ons forum of lees mee op Twitter.

Afbeeldingen: Boven: rokende hoogspanningsdraden geven precies aan waar de hoogspanningslijn staat waarvan een van de circuits veel te heet wordt. (Foto door René den Braber, getoont met toestemming, en met dank aan forumlid PJK), Midden en Onder: beelden uit het veld in de polder, gemaakt door forumliden Tom en PJK (beide getoond met toestemming). De draden lijken te zijn teruggekrompen in hun oorspronkelijke, strakkere lengte, maar of ze nog in orde zijn zal Tennet moeten beoordelen. Op Olsterpad zelf lijkt de schade beperkt tot een geroosterd lijnveld, hoewel het niets zegt over schade aan de secundaire apparatuur en signaaldraden.

06 augustus 2022 Op het nieuws horen we over problemen met de kerncentrale van Zaporizja (Oekraïne) vanwege onveilig bedrijf, dat op zijn beurt veroorzaakt wordt door kapotgeschoten hoogspanningsverbindingen. Daardoor heeft de centrale geen betrouwbare toevoer van stroom meer. Euh.. toevoer? Een kerncentrale maakt toch juist stroom? Het is iets ingewikkelder. Maak kennis met de term 'eigenbedrijf'.

Hoe kan het dat een kerncentrale in de problemen raakt wanneer er geen betrouwbare toevoer meer is van elektriciteit? Tenslotte maakt zo'n centrale er zelf juist een enorme hoeveelheid van. Zo simpel ligt het dus niet, en trouwens ook niet voor andere thermische centrales zoals kolenstook. In eke centrale van enige afmeting, maar ook in grotere chemische installaties zoals krakers, raffinaderijen en opwerking, is intern behoefte aan elektriciteit. Veel zelfs. Dat is nodig voor het aandrijven van zware koelwaterpompen, voor transportbanden, fornuizen, procesbewaking, afgassenbewerking en tja, eigenlijk voor alles, tot en met het lampje van de plee aan toe. De interne stroomvraag wordt meestal afgekort met de term eigenbedrijf of EB. Wanneer stroom voor het EB niet is gewaarborgd kan een centrale niet draaien.

Een kolencentrale produceert al snel twee tot drie gigawatt thermisch vermogen, waarvan amper de helft in elektriciteit verandert omdat er bij thermische opwek veel verliezen zijn in hete lucht en warm koelwater. Dat koelwater slorpt behalve warmte ook stroom. De pompen zijn geen doetjes en ze trekken elke minuut honderden tonnen water naar binnen. Om zulke pompen aan te drijven loopt de eigen elektriciteitsvraag in de tientallen megawatts. Verder draaien er bij kolencentrales ook continu transportbanden. Een centrale zoals die op de Maasvlakte of in de Eemshaven (ordegrootte 1 tot 1,6 GW) gebruikt al gauw honderd kilo poederkool per seconde en het transporteren, malen en uiteindelijk ook weer afvoeren van as vraagt allemaal stroom. Centrales in waterarme gebieden werken met koeltorens. Ook daar zijn flinke pompen voor nodig. Wanneer de centrale eenmaal draait wordt die stroom op papier uit het eigenbedrijf getapt, hoewel het in de praktijk soms handiger is met een klanttrafo op hetzelfde trafostation te werken als waar ook de opgewekte elektriciteit aan wordt afgegeven. Bij opstarten of afschakelen is rechtstreekste tap van de eigen productie geen optie en dan moet je wel netstroom gebruiken. Het EB-verbruik kan bij een kolencentrale wel oplopen tot 8% van de eigen opwek.

Bij grote chemieclusters zien we EB met een dubbelrol. Complexen zoals DOW, Delesto, Chemelot en diverse raffinaderijen in de Botlek hebben allemaal een netaansluiting op 110 of 150 kV, voldoende om een paar honderd megawatt uit te trekken. In theorie kan het hele complex op netstroom draaien. Maar ze hebben ook allemaal een zogeheten EB-centrale op het terrein staan met grofweg hetzelfde vermogen als hun netaansluiting. Er zijn dan steeds twee opties voorhanden om aan stroom te komen. Bij normaalbedrijf wekken ze min of meer hun eigen stroomvraag op met de EB-centrale, omdat die de mogelijkheid biedt om goedkoop met gas of soms afgas tegelijk stroom, stoom, warmte en koolzuur te maken, die allemaal nut hebben in productieprocessen. De netaansluiting staat dan open, maar doet niet zoveel. Mocht de EB-centrale half of helemaal uitvallen, dan wordt de netaansluiting gebruikt. Niet om vaker beschikbaar te zijn. Twee onafhankelijke manieren zijn noodzakelijk omdat bepaalde productieprocessen niet zomaar kunnen worden stilgelegd. Dat kan gevaar en ontploffingen geven als koelinstallaties of scheiders uitvallen. Valt dus de EB-centrale uit óf valt juist de netaansluiting uit, dan is er geen backup meer en men gebruikt de overgebleven andere manier om de processen gecontroleerd te kunnen stilleggen.

Bij een kerncentrale is de EB-aansluiting noodzakelijk vanwege backupredenen om koelwaterpompen aan de praat te houden, zelfs wanneer de reactor niet kritisch is. Als een centrale zijn vermogen niet kwijt kan omdat zware afvoerverbindingen niet beschikbaar zijn is dat een commercieel probleem, maar als er geen dubbele bedrijfszekerheid is op EB-gebied (dus: eigen productie binnen het complex én een externe invoeding via een EB-aansluiting op het net) zal men de reactor zo snel mogelijk willen stilleggen met het doel zo min mogelijk stroom te gebruiken voor de permanente koeling. Terug tot een niveau dat met zware dieselaggregaten lukt. Kijken we naar Doel en Tihange, dan zien we dat ze hun vermogen op het net sturen op 380 kV, maar dat er ook telkens een kleinere 150 kV-lijn juist terug de centrale in loopt. Bij het veel kleinere Borssele zien we iets eigenaardigs, daar is de afvoerlijn voor vermogen op 150 kV wordt bedreven, terwijl de EB-verbinding 6 kV voert, maar via een speciale klanttrafo rechtstreeks op 380 kV zit aangesloten. Het mag duidelijk zijn, een kerncentrale neemt geen risico.

In Oekraïne zagen we dit voorjaar problemen op het complex van Chernobyl, waar de stilgelegde kerncentrale tegenwoordig een consument van elektriciteit is geworden omdat de oude reactoren (die nog decennialang heet blijven) moeten worden gekoeld. Schade aan een 330 kV-schakeltuin van de voormalige afvoerverbindingen zorgde ervoor dat er geen redundantie meer was in de elektriciteitsvoorziening. Daar werd uiteindelijk op tijd een oplossing gevonden door een kapotgeschoten hoogspanningslijn snel te repareren. Op het centralecomplex van Zaporizja, een veel grotere centrale dan Chernobyl, zijn twee reactors in bedrijf en liggen er vier stil, maar alle zes hebben ze koeling nodig. Deels wordt het vermogen voor de koelpompen opgewekt binnen het eigenbedrijf, maar omdat daar niet kritisch op kan worden vertrouwd als enige methode is het dus ook noodzakelijk dat de centrale onder alle omstandigheden verbinding houdt met het hoogspanningsnet. Daar lijkt het nu mis te gaan, er zijn opnieuw 330- en 750 kV-lijnen beschoten en sommigen zijn beschadigd. 

Dieselaggregaten zijn een tijdelijke oplossing, vermits ze voorhanden zijn. Het is echter alleen verplaatsing van het probleem, want in plaats van elektriciteit (door een draad) moet je nu diesel aanvoeren met tankwagens, dwars door een oorlogsgebied. Stilleggen van een kerncentrale is dus niet mogelijk, het EB blijft altijd behoefte houden aan minimaal een paar megawatt. En zo zijn we bij waar alles om begon, een kerncentrale moet altijd over elektriciteit beschikken, en voor de veiligheid graag op meerdere onafhankelijke manieren. Valt een manier weg, dan is het niet meteen mis, maar dan springen dus wel direct de alarmpjes aan. Zoals we nu op het nieuws vernemen.

Afbeeldingen: Kerncentrale Doel, in totaal goed voor 3 tot 4 GW vermogen, maar zelfs een kerncentrale is dus zelf ook een grootgebruiker van elektriciteit. Onder: een EB-aansluiting (blauw) op de kaart. Opgewekt vermogen wordt via de 380 kV (rood) het net op gestuurd, maar de kleinere EB-aansluiting voorziet het complex van een extra manier om elektriciteit te betrekken, die vooral van pas komt als de reactoren stil liggen. 

27 juli 2022 Het heeft ruim twee jaar geduurd, maar de laatste wintrack van de nieuwe 380 kV-verbinding tussen Eemshaven Oudeschip en Vierverlaten is vandaag op zijn plek gezet. Een mijlpaal in een groot project dat overigens nog verre van voltooid is.

De voorbije tijd is hier weinig nieuws gebracht. Een gevolg van beheer door vrijwilligers met atypische zomervakantietijden, wat corona-effecten en een kantelend bestaansrecht bij iemand van boerenafkomst. Intussen is de hoogspanningssector wel gewoon doorgedenderd met het realiseren van nieuwe projecten, want volle netten, laat staan een aansluitstop zoals in Brabant en Limburg, dat moeten we niet hebben. Om dat soort onwenselijkheden zoveel mogelijk te voorkomen zijn grote projecten nodig, zoals Noordwest-380. 

Even opfrissen, wat was Noordwest-380 ook alweer? Het is een nieuwe 380 kV-verbinding tussen Eemshaven Oudeschip, Vierverlaten en Ens, beraamd om een ring te sluiten in noordelijk Nederland en om een bestaande 220 kV-verbinding op grofweg hetzelfde tracé dwars door Friesland te vervangen. Het oorspronkelijke plan voor een 380 kV-verbinding met viermaal 4 kA (2635 MVA) van Oudeschip tot Ens bleek ietsje te megalomaan, zo bleek in 2014. Toen werd een groot deel van het project afgeblazen, keurig verwoord als 'een pas op de plaats'. Het beraamde lijndeel tussen Vierverlaten en Ens werd tot nader order geschrapt. Inmiddels lijkt men de procedures opnieuw te starten, maar voordat die verbinding er staat zijn we wel bij 2030 aangekomen, zoals het recentste Investeringsplan fijntjes doch pijnlijk vertelt. De werken aan het deel dat in 2014 niet werd afgezegd gingen wel verder. Tussen Oudeschip en Vierverlaten ving de bouw aan van de zware verbinding en inmiddels is vandaag de laatste mastpositie geplaatst. 

Tussen de Eemshaven en Vierverlaten stond al een flinke viercircuit 220 kV-verbinding met tweevlaksmasten, met viermaal 884 MVA ingehangen capaciteit ook zeker geen doetje. In de praktijk kon om verschillende redenen maar een deel van die capaciteit worden benut, waarschijnlijk vanwege problemen met impedantieverschillen en doortransport omdat niet alle circuits hetzelfde begin- en eindpunt hadden. Eén van de vier circuits hangt er daardoor al jaren spanningsloos bij zodat de maximale capaciteit van de verbinding eerder rond tweemaal 884 MVA uitkwam dan rond driemaal, zoals bij N-1 veilig bedrijf maximaal had gekund met vier circuits.

De nieuwe 380 kV-verbinding is aanzienlijk zwaarder. Hij is geschikt voor vier circuits van 2635 MVA (4 kA). Wanneer hij N-1 veilig bedreven wordt, kan zo'n lijn ideaal gesproken ruim 7,5 GW vermogen verzetten. Voorlopig een papieren tijger, want in eerste instantie worden er maar twee circuits daadwerkelijk voor 380 kV benut zodat de verbinding N-1 veilig 'slechts' 2635 MVA aan kan. Dat lijkt vrij dicht in de buurt te liggen van de huidige driemaal 884 MVA op 220 kV. Als dat er al staat, waarom dan al die vervangingsdrukte? Toekomstvastheid is ook nu het antwoord. Op dit moment is er simpelweg niet meer mogelijk dan 2635 MVA capaciteit, omdat op station Vierverlaten de afvoercapaciteit verder het land in slechts bestaat uit twee bestaande 220 kV-verbindingen die samen bij veilig bedrijf niet verder komen dan maximaal 2000 MVA. Het eigenverbruik dan wel opwek achter Vierverlaten vanuit 110 kV en 20 kV, gekoppeld met 220 kV, bedraagt slechts een paar honderd MVA zodat het vrij zinloos is om nu al de volle 7,5 GW capaciteit voor driekwart dood te laten lopen in de woestijn op de Gronings-Drentse grens.

Daarom is besloten om tot nader order twee van de circuits op 110 kV in dienst te nemen en ze voorlopig een rol te geven in het plaatselijke 110 kV-transportnet in Groningen. Zo kan er alsnog nuttig gebruik van worden gemaakt in de jaren die liggen tussen het nu en het gereedkomen van het uiteindelijke lijnvervolg tussen Vierverlaten en Ens. Maar vermogen dat op 380 kV in Vierverlaten binnenloopt moet tot die tijd, en dat kan gerust acht jaar zijn, wel worden omgezet in 220 kV om het bestaande net in te kunnen. En met zulke vermogens heb je veel transformatorcapaciteit voor nodig. Welkom op Vierverlaten, qua trafocapaciteit plotseling het zwaarste station van het hele land, met vijfmaal 750 MVA 380/220 kV koppelvermogen. Uiteindelijk zelfs zesmaal, maar de laatste trafo staat op het tijdelijke station Hogeland wat bij te klussen zodat er op Robbenplaat schakelruimte is om dingen te verbouwen.

Nu de laatste mast is geplaatst is het niet zo dat de verbinding volgende week klaar is. Er moeten nog vele kilometers geleiders (draden) worden ingetrokken. Constructeur Spie is daar nog wel even druk mee. Voor wie dus nog een blik wil werpen op de indrukwekkende klus die de bouw van een dergelijke lijn is, je bent nog niet te laat. De masten staan er dan wel. maar het bedraden, aansluiten, testen en verwijderen van de bouwwegen (en het afbreken van de 220 kV-lijn) zullen nog geruime tijd voor reuring zorgen in het Groningerland.

Afbeeldingen: De laatste mastpositie is op 27 juli in elkaar getakeld door Mammoet en BAM, foto ter plekke gemaakt door Bram Gaastra (Spie) en gedeeld met toestemming. Onder: de bestaande 220 kV-verbinding met vakwerkmasten en zijn opvolger met wintracks. Nu staan ze nog gebroederlijk naast elkaar, maar de vakwerklijn zal worden afgebroken. 

09 mei 2022 Netstrategie, we schrijven er hier met regelmaat over. Het is een vak waarbij je alleen achteraf kan beoordelen of je het goed hebt aangepakt terwijl je toch altijd beslissingen naar voren moet nemen. Een van de zaken die hier regelmatig de revue passeert is de kwestie 50/20 kV van netbeheerder Liander. Vandaag gaan we niet bashen, maar duiken we dieper in deze aparte strategische keuze.

De vaste lezers weten het: al jaren staat hier zo nu en dan een nieuwsbericht over verdwijnende 50 kV-verbindingen en stations en het al dan niet aanleggen van 20 kV, telkens met een soort stekelige opmerking ergens in de tekst ('willen we in Nederland méér, of minder kV's?'), maar intussen kunnen we er blind vanuitgaan dat er bij de netbeheerders strategen aan het werk zijn die goed weten wat ze doen. Ze nemen naar beste wil en kunnen beslissingen. Dat wil niet per sé zeggen dat alle beslissingen achteraf ook slim waren, maar het wil wel zeggen dat over iedere beslissing is nagedacht met verstand van zaken. Waar het dan mis gaat? De echte wereld is niet lineair en soms is er een gamechanger of zwarte zwaan. Zo was in 2010 onmogelijk te voorzien dat zonnepanelen zo'n gigantische vlucht zouden nemen. Ook was in 2010 de atomausstieg in Duitsland niet voorzien, we pompten toen elk jaar nog tientallen miljarden kubieke meters gas uit Slochteren en datacenters waren nog te voeden vanuit 10 kV. Kortom, netstrategie is zoeken naar wijsheid, zwevend tussen no-regret, robuustheid en kosteneffectiviteit.

Vervangingsonderdelen voor 50 kV die moeilijk of niet te krijgen zijn, in combinatie met capaciteitsvraagstukken in steeds zwaarder belaste 10 kV-kabelnetten. Die twee dingen waren rond 2010 voor netbeheerder Liander de reden om eens goed te kijken of het vrij oude 50 kV-netvlak eigenlijk wel toekomstvast was. Hoewel 50 als een mooi rond getal klinkt is 50 kV helemaal niet zo'n gangbare spanning. Buiten delen van Nederland treffen we 50 kV eigenlijk alleen op een soortgelijke schaal aan op de oostelijk Deense eilanden Lolland, Sjælland en in Kopenhagen. Elders zijn 60 kV en vooral 66 kV de gebruikelijke spanningen. Voor die markt worden veel spullen gemaakt. Nu kan je soms spullen voor 66 kV ook wel op lagere spanning bedrijven waardoor het probleem beperkt is, maar voor trafo's en bewaakapparatuur komt het preciezer dan een interval. Andersom, het 50 kV-net ombouwen naar 66 kV, is ook niet mogelijk vanwege juist de reeds bestaande populatie kabels die nog van voor de NEN-IEC 60038 zijn en dus echt bij 50 kV de bovengrens hebben qua isolatiewaarde.

Liander besloot twee vliegen in één klap te slaan met een oplossing die tegelijk toestond de verouderde 50 kV langzaam uit te faseren en de overbelaste 10 kV van extra ruggensteun te voorzien: introductie van een 20 kV netvlak. Door 20 kV rechtstreeks uit 110 en 150 kV te transformeren, het net in ringvormen aan te leggen en het strategisch te koppelen met onderliggende 10 kV zou dan een nieuwe cascade ontstaan. De KCD's en Investeringsplannen staan sinds ongeveer 2010 vol met dit voornemen.

Op papier klinkt het te verdedigen. Laten we eerst eens drie voordelen bekijken.

1. Het biedt antwoord op het vervangingsvraagstuk 
Elektriciteitsnetten zijn bijna altijd historisch gegroeid en dan zitten er altijd zwakke plekken in waar veel te veel circuits kritiek bij elkaar komen (Hemweg) of waar 50 kV in lange transportlijnen is aangelegd, zodat het tegenwoordig met het bovenliggende 150 kV-net moet worden bedreven in pockets om doortransporten te voorkomen. Vaak is dat wel einde oefening voor ringredundantie, zodat het dagelijks bedrijf kwetsbaarder wordt. Door op zulke plekken geografisch en strategisch goed uitgedachte 20 kV-ringvormen aan te leggen die aangepast zijn op de huidige belastingscentra 'klopt' het net geografisch dan weer.

2. Het 10 kV-net kan met 20 kV op strategische plekken makkelijker worden versterkt dan met 50 kV
Het mooie aan 20 kV is dat je bij nieuwe aanleg flinke loeders van kabels kan gebruiken, maar dat standaard 20 kV apparatuur nog net in gangbaar formaat trafo- en schakelhuisjes past zodat je ze nog een beetje prettiger kwijt kan in stedelijke omgevingen. Met 50 kV is dat proppen en soms wil het gewoon helemaal niet.

3. 20 kV-apparatuur is goedkoper en beter leverbaar dan 50 kV
Deze hadden we al benoemd. Voor hetzelfde geld heb je meer kilometers 20 kV dan dat je 50 kV hebt. Ook is de markt aan spullen gewoon groter. 20 kV wordt bijvoorbeeld ook veel toegepast als parkspanning in windparken zodat het makkelijker aansluiten is. Immers, als je een trafo kan overslaan gaat ie nooit stuk, kost geen geld, heeft geen onderhoud nodig en er gaat ook geen energie in verloren.

Je zou bijna denken, wat zeur je dan eigenlijk? Jammer van de oude luchtlijntjes, maar kom op stelletje pylon geeks, hier argumenteren jullie je niet uit. Toch gaan we ook drie nadelen pakken.

1. Een stap omlaag in spanning is een stap omlaag in transportvermogen
Om precies te zijn, het gaat om de transportcapaciteit per vierkante millimeter geleider. Met 50 kV kan je met dezelfde draaddikte ongeveer tweeënhalf keer zoveel vermogen transporteren als met 20 kV. Wil je bestaande 50 kV vervangen door 20 kV, dan heb je dus dikkere draden nodig. Verder zijn de transportverliezen bij lagere spanningen hoger. Daar zijn onderzoeken en scripties over geschreven en daaruit blijkt klip en klaar dat het elektrisch gewoon rendabeler is om de spanning zo lang mogelijk zo hoog mogelijk te houden. Opendeur-alarm: dat weten we al een eeuw en daarom is er ook een hoogspanningsnet. 

2. Niet alle 50 kV is over de datum
Het geforceerd vervangen van 50 kV door 20 kV betekent dat er spullen voor het einde van hun levensduur moeten worden afgeschreven en gesloopt. Dat is een kostenpost. In Denemarken zien we dat met een deel van het 132- en 150 kV-luchtnet. Men heeft er besloten om het volledige net van die spanningen actief ondergronds te stoppen voor 2030, zodat bepaalde netdelen soms tientallen jaren 'te vroeg' gesloopt worden. Het geld dat er ooit in is geïnvesteerd heeft dan te kort zijn doel gediend en er is eerder dan verwacht nieuw geld nodig voor de vervanging. Denemarken betaalt daar een hoge prijs voor op de stroomrekening. 

3. Het gat tussen 150 en 20 kV is groter dan tussen 150 en 50 kV
De ideale spanningscascade heeft telkens ongeveer dezelfde step-down verhouding tussen hiërarchisch getrapte netvlakken. Met minder ingewikkelde woorden, een cascade van bijvoorbeeld 150 – 50 – 10 kV levert in de transformators en schakelaars een betere situatie op dan 150 – 20 – 10 kV. Dat komt door de maximale stroomsterkte die in de zijde met de laagste spanning mag ontstaan. In trafo's en schakelaars mogen de maximale stroomsterktes niet hoger worden dan 4 kA. Dat betekent dat je bij een 150/50 kV trafo op papier tweeënhalf keer zoveel vermogen uit de secundaire zijde kan trekken dan bij een 150/20 kV trafo, waarna dat vermogen ook nog eens vrij efficiënt over dunnere draden verder kan worden vervoerd. Immers, je houdt de spanning dan zo lang mogelijk zo hoog mogelijk en maakt er pas dichter bij de eindgebruikers 10 kV van. 

Je zou voor die laatste zeggen: kan je dan geen compromis vinden door bijvoorbeeld 33 kV te gebruiken? Dat is op de hele wereld uiterst gangbaar (meer dan 20 kV), 150/33 of 110/33 levert trafo's op met een hoger vermogen op de secundaire zijde, het ligt beter tussen 150 of 110 en 10 in, en je hebt meer transportcapaciteit in je kabels. De reden waarom daar niet voor is gekozen is bij ons eigenlijk niet duidelijk. Het niet eenvoudig kunnen weg proppen van 33 kV in gangbare trafohuisjes is waarschijnlijk belangrijk geweest, maar het lijkt puur strategisch niet voldoende om alle voordelen van 33 kV mee af te serveren. Leek 33 kV misschien overkill in 2010?

Met de kennis van vandaag, de explosieve vraag naar meer transportcapaciteit, en de grote ervaring die in andere landen aanwezig is met 33 kV als soort tussenspanningsnet, kan het best zijn dat de keuze voor 20 kV stiekem een beetje betreurd wordt in het Liander HQ in Duiven (en in mindere mate ook in het Enexis HQ in Zwolle). Toch is het belangrijk om te blijven bedenken dat dé ideale spanning niet bestaat. Verder is een keuze ook geen alles-of-nietsverhaal. We kunnen vandaag zien dat de vraag naar transportvermogen zo groot is dat we de luxe niet eens meer hebben om 50 kV uit te faseren. Veel 20 kV die eigenlijk ter vervanging zou worden aangelegd, wordt nu aangelegd als aanvulling terwijl de bestaande capaciteit op 50 kV ook nog gehandhaafd blijft met wat pleisters en nieuwe schakelaars die eigenlijk voor 66 kV waren bedoeld. Dat is maatwerk, kunst- en vliegwerk, en heel soms zelfs het aanschaffen van een maatwerk 50/20 kV trafo, maar op dit moment is dat rationeel de beste keuze.

Liever zouden netbeheerders een logisch net zien. Robuust, duidelijk, helder. De praktijk is dat een net altijd mee moet bewegen met de veranderende randvoorwaarden. De wereld eromheen verandert en keuzes die vandaag slim zijn, kunnen morgen achterhaald zijn of dom lijken. Wie goed door ons net heen vlooit ziet wel meer van dit soort eigenaardige dingen. Telkens mogen we niet vergeten dat iedere keuze zelden 'dom' is geweest op het moment waarop die werd genomen. En voor ons als zolderkamernetstrategen is er nog een extra pluspunt: het levert een interessantere netkaart op, want achter de gekleurde lijntjes en labeltjes zitten meer keuses, achtergronden en verhalen dan je ooit kon vermoeden.

Afbeeldingen: 50 kV is meestal 'oud', verbindingen en stations voor deze spanning zijn soms al aangelegd in de jaren 30. Soms is het aan vervanging toe, maar 20 kV levert dan flink in op transportcapaciteit. Onder: wat met 20 kV wel weer lukt en met 50 kV moeilijker gaat is een compact station ergens in een bestaande omgeving inpassen. Dit exemplaar in Wageningen (20 kV ready, nu nog 10 kV) valt nauwelijks op. De 50 kV schaketuin op de onderste foto is voor een vergelijkbaar vermogen, maar die is niet te missen. 

De HoogspanningsNet Netkaart voor je PC, browser, tablet en telefoon.

– Altijd het net op zak.

Meer info Handleiding FAQ GIS/KML

Actuele load

Waar zijn de netprojecten?

Kijk waar de netuitbreidingen zijn!
Netuitbreidingskaart TenneT
Netprojecten Elia
TYNDP Europa door ENTSO-E

Credits en copyright

Creative Commons Licentie

Tenzij anders vermeld, bevindt de content op deze website zich onder een CC BY-NC-ND-licentie.

Lees de volledige disclaimer hier.