Coronaverschijnselen? Deze keer helpt een coronaring niet. Een mondkapje wel!

Hoogspanningstechniek

Mast van de Maand



Mast xx, Le Gaffard-Pivoz - Chordier
----------------------------------------------
In Frankrijk hebben we op dit moment nog geen mastposities op de netkaart staan, hoewel we wel een stoffig proefproject hebben slingeren om te zien of een opendataset van RTE in te lezen is zonder dat onze database spontaan door zijn systeemreserves gaat. V7 van de netkaart zal ooit uitkomst bieden. Hoe dan ook, het is teleurstellend als je op een truckerparkeerplaats aan de Autoroute du Soleil een een klassieke 400 kV-chat vastlegt zoals iemand op 28 februari op ons forum had gedaan en dat er dan niks mee gebeurt. Gelukkig zijn we niet voor een N-1 te vangen, want de Mast van de Maand voor deze maand was nog vrij. We zien een klassieke dubbelcircuit 400 kV-chat: een ontwerp uit de uitgebreide ontwerpfamilie chats (allen van RTE). Hoewel deze grote flessenwipper een van 's werelds meest herkenbare specifieke ontwerpen is, zijn er toch raadselen. Zoals waarom men zo moeilijk deed om twee circuits op te hangen. Het had toch ook gewoon met een donaumast gekund, zoals RTE uiteindelijk ook is gaan doen met de opvolger van de 400 kV-chat, de Beauborg. Mogelijk speelt de erfenis van de oudere 230 kV-chats een rol. Maar ook de theoretische optie om enkelcircuit 750 kV te kunnen voeren (een Italiaanse, maar in Frankrijk nooit bewezen hypothese voor hoofdzakelijk een ander subtype chat) zou van invloed kunnen zijn geweest.

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

25 februari 2021 Lang voordat de wereld kennismaakte met COVID-19 hield men in de hoogspanningswereld corona het liefst al zo ver mogelijk op afstand. Maar soms wordt toch een leuk compromis gevonden. Wat dacht je van de oude elektriciteitscentrale van de voormalige kolenmijn van Beringen als vaccinatielocatie? 

We zijn blij dat je er bentNaar binnen wandelen door een deur met levensgevaar hoogspanning, aanschuiven (op 1,5 m) in een oude 6 kV-cabine, de oude tegelvloer beplakt met richtingsstickers. Over een stalen catwalk tussen stoffige 6 kV schakelvelden door, en wachten op je spuit pal naast een generator… Het is een droomlocatie voor elke hoogspanningsgeïnteresseerde om zijn of haar covid-vaccin te krijgen.

In België moet elke eerstelijnszone, dat zijn enkele gemeenten die op gezondheisvlak samenwerken, op zoek naar een geschikte locatie om de vaccinaties uit te voeren. De meeste zones kiezen voor een evenementen- of sporthal, maar Beringen en Tessenderlo kozen voor de oude elektriciteitscentrale van de steenkoolmijn van Beringen als vaccinatieruimte.
Elektriciteitsopwek uit steenkool is al enige tijd geschiedenis in België. In contrast met Nederland kent België beduidend minder opruimwoede, waardoor voormalige mijninstallaties (zeg maar gerust industrieel erfgoed) niet allemaal zijn gesaneerd. Diverse gebouwen en industriële installaties herinneren er nog aan de rijke steenkoolgeschiedenis van België en meerbepaald van de provincie Limburg. Zoals de centrale van B-mine waren er ooit wel tien, verspreid over de hele provincie en oorspronkelijk met elkaar verbonden met een 26kV-net.

Doodsgevaar? Nou, dat valt wel mee. Niet hierheen gaan om te vaccineren is gevaarlijkerDe centrales dienden voor het eigenbedrijf van de mijnen en bijbehorende installaties. Ze werden met een klein deel van het eigen product gestookt en bezaten naast generators ook schakelinstallaties en eigen verbindingen. De hoogspanningspost waar de koppeling met deze centrale ooit plaatshad bestaat nog steeds, maar wordt vandaag op 70 kV en 150 kV bedreven. De hele locatie van de mijn zelf, B-mine geheten, bevat naast de voormalige centrale onder andere ook nog een schachtblok en koeltorens van de centrale. Het is bijzonder goed bewaard gebleven. In normale tijden kan je de voormalige elektriciteitscentrale afhuren voor allerhande evenementen, maar we weten allemaal hoe dat is afgelopen. Toch is het gebouw nu dus alsnog weer open, tot nader order als vaccinatiecentrum.

Mensen hebben niet de keuze om zelf te bepalen op welke locatie ze gevaccineerd willen worden, dus de kans om B-mine van binnen te zien als bijvangst van een coronavaccinatie is maar een beperkt aantal mensen gegeven. Toch hoeven ook andere geïnteresseerden niet op een houtje te bijten, want de stad Beringen heeft een filmpje opgenomen en op Youtube gezet dat eigenlijk bedoeld is als instructiefilmpje, maar waarin wij ondertussen vijf minuten de tijd hebben om op het decor te letten. En voor wie de eer heeft om op deze bijzonder plek gevaccineerd te mogen worden: nu maar hopen dat je niet in de groep valt die met een single-shot vaccin wordt ingeënt. 

Afbeeldingen: schermafdrukken uit het instructiefilmpje van Stad Beringen, waarin het vaccinatiecentrum vanbinnen te zien is. Je moet na de prik een kwartier blijven zitten en ook vooraf kan je wel eens in de rij staan, maar dat is op een plek als deze zeker geen straf.

18 februari 2021 Congestie, de 'vluchtstrook van het hoogspanningsnet', netverzaringen, uitbreidingen en afgezegde sloop. Het zijn goede tijden voor geïnteresseerden in het transportnet. In het noordoosten van het land is de krapte het grootst. Dat vraagt om fikse plannen: Tennet sticht twee nieuwe 380/110 kV-stations, beide ingeknipt in de verbinding Zwolle – Meeden.

De afgelopen jaren hebben we het op deze plek wel vaker gehad over congestie, of over het verschil tussen een fysiek vol net, of een net dat zogeheten N-1 veilig bedreven kan worden. Voor het hoogspanningsnet geldt dat iedere enkelvoudige verstoring normaal gesproken nooit mag leiden tot een zogeheten onderbreking van de leveringszekerheid. In gewone taal: er mag gerust wat stuk gaan (een falend circuit, rail, trafo of schakelaar), maar er is altijd een backup, omweg of genoeg opvangruimte. Een goed streven, zeker omdat ook onderhoud dan redelijk makkelijk kan worden ingeroosterd. Maar het komt met een prijs: in een tweevoudig uitgevoerde verbinding (twee circuits) mag je nooit meer stroom laten lopen dan de topcapaciteit van één circuit. Als beide circuits het gewoon doen, kan je ze dan beiden maar tot maximaal 50% van hun ontwerpcapaciteit belasten. Dat is vanuit redundantie- en storingsoogpunt goed uit te leggen, maar het voelt eh.. tja, zo jammer als alles het wel gewoon doet, er geen onderhoud is en je die dubbele capaciteit voor niets aan de masten hebt bungelen.

Daar moest wat op gevonden worden. En dat kwam er in de vorm van een ontheffing van het N-1 criterium voor productie. Het betekent dat het net tijdelijk tot boven de N-1 veilige grens (de capaciteit van een losse component) benut mag worden op momenten met piekproductie van bijvoorbeeld zon- en windstroom. De producenten kunnen dan alsnog hun product blijven leveren en groene stroom kan maximaal worden benut, maar zodra er toch een probleem ontstaat in het net of zodra onderhoud een limiet opwerpt, is de voorwaarde dat producenten zonder pardon de wacht wordt aangezegd. Daardoor zal er niet alsnog overbelasting ontstaan op een overblijvende component zodat we toch weer in het donker komen te zitten. Het is een lapmiddel om de tijd te overbruggen tussen het nu en de indienstname van een noodzakelijke netverzwaring.

Want eerlijk is eerlijk, ook curtailment voor klanten en het tijdelijk mogen negeren van de N-1 voor producenten is niet ideaal. Het maakt het net gevoeliger voor storingen en het plannen van onderhoud is moeilijker. Op langere termijn, op weg naar een steeds meer all-electric samenleving, is er maar één ding dat structureel helpt en dat is netversterking. Waar 10 kV kraakt in zijn voegen is versterking met 20 kV nodig. En hetzelfde geldt voor plekken waar 110 of 150 kV het moeilijk heeft. Daar is extra koppeling met 220 kV of 380 kV nodig. Dat soort vraagstuken spelen landelijk, maar de koploper in dit probleem is de oostzijde van Drenthe en Groningen. Dat gebied kent 110 kV als transportnetspanning en het is momenteel alleen op de Eemshaven, op Weiwerd en op Meeden verbonden met 220 en 380 kV. De zuidelijke Veenkoloniën, heel Drenthe en een stuk Salland missen koppeling met 380 en zitten als het ware op een uitgebreid, bungelend 110 kV-net dat historisch vrij dun is en inmiddels op zijn tenen loopt. En laat nou juist dit gebied sterk in trek zijn voor grote zonneparken en andere energieprojecten zoals opslag en waterstof. 

Om een toekomstige krapte zoveel mogelijk te voorkomen is Tennet van plan om twee nieuwe 380/110 kV koppelstations in het gebied te stichten. Beiden ingeknipt in de verbinding Zwolle – Meeden, de enige 380 kV die tot in de wijde omtrek voorhanden is. Een en ander werd al geroddeld in het Investeringsplan en ZL-MEE is toch al een verbinding die op deze site schandal.. ehh, bovengemiddeld veel aandacht krijgt, dus eigenlijk is de inhoud van dit hele nieuwsbericht voor ingewijden en pylon geeks al lang geen echt 'nieuws' meer. Maar voor andere geïnteresseerden ligt dat uiteraard anders.

Het eerste station dat zal verschijnen is Ter Apelkanaal, waar door middel van drie koppeltrafo's ongeveer een gigawatt nieuwe koppelcapaciteit ontstaat tussen 110 en 380. Voor dit station is de ontwerpfase momenteel al bezig.

Het andere station loopt er iets op achter en daarvan zijn vandaag de tekentafelplannen wereldkundig gemaakt: het komt te staan aan de Boerdijk, net noordelijk van de A37 bij Veenoord. Daar staat al een 110 kV-station in de buurt, maar er is geen koppeling met de 380. Veenoord Boerdijk krijgt eveneens drie koppeltrafo's. De grote koppelcapaciteit (een poort in en uit het 110 kV-net) is momenteel nog niet mogelijk, want Zwolle – Meeden zit vol met eh.. nouja, check het netschema en begrijp dat men deze verbinding momenteel zelfs niet goed durft te verven. 'Henk, hij doet het, vooral niet aanzitten.' Maar de toekomst van het transport op 380 kV verandert in deze verbinding: vanwege vermindering van kolenstook in de Eemshaven en het gereedkomen van Noordwest-380 tussen de Eemshaven en Vierverlaten ontstaat er lucht op deze verbinding, die mooi van pas kan komen voor zowel productie als vraag.

Tennet heeft inmiddels animatiewebsites online gezet over deze twee stations die beiden tussen 2024 en 2026 moeten worden opgeleverd. De animaties leveren bij pylon geeks meteen een aanval van de hik op ('krijg nou conductor gallop, stuur die Brabantse masten even heel rap terug en fix wat bijpassends bij ZL-MEE, g..bvd') en ook strategisch valt er een en ander op af te dingen (hoezo: aansluiten Zandvliet style en met hangende isolators in de hoekmasten?), maar het grote plaatje is duidelijk. De komende jaren wordt het heet op 110 kV. En hoewel we met de ontheffing op het N-1 criterium voor producenten een poosje tijd kunnen kopen, moet worden voorkomen dat we in 2030 kunnen barbecueën op de distributietrafo's. De tijd van half werk lijkt voorbij, zelfs in een afgelegen boerengebied.

Afbeeldingen: twee schermafdrukken van de animaties van de twee nieuwe stations Ter Apelkanaal en Veenoord Boerdijk (klik voor de animatiesite van Tennet). Hecht overigens niet teveel waarde aan het precieze uiterlijk van de masten of plekken van de aansluitingen. Midden: zonnepanelen bij een hoogspanningsmast op Zwolle Harculo, foto door Michel van Giersbergen.

04 februari 2021 Oh oh, de dames en heren meteorologen spiegelen ons Snowmageddon voor… Winterweer met kans op ijzel, sneeuw en wind. We weten dat winter en bovengrondse hoogspanningslijnen geen vrienden zijn, dus laten we eens terugkijken naar dagen waarop het echt uit de hand liep met het winterweer. Het is niet gezegd dat iets hiervan zich straks herhaalt, maar even spieken in het verleden mag altijd.

Schade aan Goor - Haaksbergen in 2005De huidige weerprognoses gaan uit van een klassieke winteraanval met ijzel en sneeuw. Op dit moment is nog niet duidelijk waar het precies gaat sneeuwen, ijzelen of waaien, maar wel duidelijk is dat deze zones ergens boven Nederland en België komen te liggen. We kunnen ons dus voorbereiden op wat ongemakken. Actief winterweer bij temperaturen rond nul is het vervelendst. Lijndansen, ijsgewicht, stuif- en plaksneeuw en bevriezend water op en in de componenten zijn dingen die veel vragen van openluchtstations en hoogspanningslijnen. De laatste keer dat winterweer voor serieuze problemen zorgde was de 'straatschaatswinter' van januari 2016. Langer terug was 25 november 2005 een dag vol hoofdpijn voor Tennet vanwege dansende draden en in Twente zelfs bezwijkende masten. Ook 1987 zit nog in het collectieve geheugen, toen in het grensgebied van Drenthe en Groningen uitgebreide schade ontstond aan het bovengrondse net van voormalig netbeheerder EGD. Winter is ook in een opwarmend klimaat nog steeds een belangrijker probleem dan onweer, storm of hittegolven.

Sneeuw op zich is geen probleem. Op 02 maart 2005 viel er redelijk onverwacht een halve meter in een smalle strook dwars over zuidelijk Friesland en zuidelijk Drenthe: er gebeurde niets met het stroomnet, nog geen hikje. Dat kwam omdat het een halve meter poedersneeuw was. Het enige gevaar is gewicht op het dak van overdekte trafostations en het insneeuwen van luchtinlaten van geforceerde koelinstallaties of korte eindsluiters op MS-zijdes van trafo's in openluchtopstelling die tijdens de sneeuwval zelf niet in gebruik waren en dus ook niet warm waren. 

Heel anders ging dat er negen maanden later aan toe, op 25 november. Toen belandden Nederland en België onder een stationaire winterdepressie. Het noorden van Nederland zat pal in het oog en daar gebeurde de hele dag niets: gewoon een bleek zonnetje, temperatuur rond nul en geen wind. Slechts doordat de lampen begon te knipperen en de nieuwsberichten van kwaad tot erger gingen kon men in het noorden vernemen dat in de rest van het land een Winter Wonderlandchaos was losgebarsten. Plaksneeuw is anders dan poedersneeuw, het plakt aan masten, draden, op stationscomponenten en ook op antennes. Ook weegt het meer. Door het gewicht samen met een stevige wind kregen de lijnen in het midden van Nederland het zwaar te verduren. Er is achteraf een analyserapport door DTe gemaakt waarin blijkt dat op die ene novemberdag meer dan tachtig circuits en rails op stations korte tijd of lange tijd zijn uitgevallen door wintergerelateerde problemen, waarvan drie problemen uiteindelijk ook echt in stroomuitval resulteerden. Eentje daarvan was een hele nare: 110 kV Goor – Haaksbergen (op de foto). Dat was destijds een steeklijn, zodat redundantie noch herinschakeling een oplossing bood toen een aantal masten het fysiek begaven. Overigens was deze lijn in goed gezelschap: pal over de landsgrens bezweken in Grafschaft Bentheim ook Duitse 110 kV-lijnen die al in de jaren 20 waren gebouwd en die in de tachtig jaar ervoor alles hadden weten te doorstaan. Een duidelijk teken van hoe uitzonderlijk de omstandigheden waren.

Infographic IJzelramp van 1987Bekender en beruchter dan plaksneeuw is ijzel. Het is een gezworen vijand van hoogspanningslijnen. In 1966 en 1987 (de fameuze IJzelramp) hebben we gezien dat een laag ijzel ook in Nederland en België genoeg dikte kan aannemen om masten fysiek te doen bezwijken onder het gewicht van enkele centimeters ijs op alle latten, isolators en draden. Over wat er in 1987 gebeurde heeft A.J. Börger (bekend van de naslagwerken) in 2017 een infographic gemaakt (hiernaast in het klein afgebeeld) die tot op de dag van vandaag kan worden bekeken op deze site.

Zo erg als in 1987 werd het in 2016 niet, maar daarvoor terug kwam een ander gevaar: wind. Bij ijzel met wind is niet het ijsgewicht, maar de vorm van het ijs op de draden het grootste probleem. IJzel vriest bij wind vast op de draden in een soort vleugelprofiel. Daardoor beginnen de aanvankelijk ronde draden te reageren op wind en ontwikkelen ze lift. Het gevolg is dat ze als grote snaren gaan bewegen in een patroon van staande golven. Dit heet lijndansen of conductor gallop. Soms wordt die beweging sterk genoeg om de draden in elkaars buurt te laten komen of elkaar zelfs te laten aantikken. Er ontstaat dan een kortsluiting. Dat is te vernemen aan het kort knipperen van het licht: zogeheten spanningsdippen. Meestal levert het geen stroomstoring op in een redundant net met automatische herinschakeling door bewaakapparatuur.

Zo extreem als in Quebèc wordt het in onze streken nooit, maar in 2016 was het grootste probleem voor het net de ongekend lange duur van het verschijnsel. Bijna een hele week werd het hoogspanningsnet van Noord Nederland continu geplaagd door lijndansen: zie ons forum voor de discussie van destijds. Dat gaat zijn tol eisen. In de verbinding Vierverlaten – Robbenplaat 220 kV kwam een fasedraad een stukje los en in een hoekmast van de Mammoetlijn brak zelfs een isolatorketting door het schudden en trekken. Vooral dat laatste schadegeval zal op de Berg niet goed zijn gevallen, want bij het ontwerpen van het project Zwolle – Meeden – Eemshaven was opzettelijk extra moeite gedaan om deze verbindingen zo ongevoelig mogelijk te maken voor het optreden van lijndansen. OK guys, back to the drawing board…

Het is niet gezegd dat we daadwerkelijk te maken krijgen met problemen. Het blijft het weer, en verder zijn hoogspanningslijnen ook niet van snijkoek gemaakt. Een beetje ijzel, wind, plaksneeuw of lijndansen, daar is het op ontworpen. De kans is dus het grootst dat het bij wat beheersbare ongemakken blijft, of bij filmpjes op sociale media van dansende lijnen met daarbij een link naar het onofficiële lijndans-anthem van The Boss. Maar mocht het toch serieuze vormen aannemen, dan zullen we proberen er hier bericht van te blijven doen zolang we zelf nog stroom en informatie hebben.

Achtergrondinformatie: lijndansen, spanningsdippen en ijzel – alle feiten op een rij

Afbeeldingen: schade aan een hoogspanningsmast op 25 november 2005, nadat uitzonderlijk veel plaksneeuw de bliksemdraden zo zwaar maakte dat deze bezweken. Foto door Tom Börger. Onder: infographic van de IJzelramp van 1987 (zie vergroting). De kans op zulke schades is gelukkig klein.

21 januari 2021 Wat een treurig gezicht op 21 januari op het ENTSO-E Transparency Platform. Alle drie de HVDC-interconnectors die op Nederland aansluiten hadden tegelijk een storing. Lang niet altijd betekent een storing dat de kabel zelf stuk is, maar als dat wel zo is staat ons een heel geheister te wachten. Hoe krijg je in een zeekabel letterlijk en figuurlijk de fout boven water voordat de reparatie kan beginnen?

De COBRA was na ruim drie maanden storing net weer gerepareerd, maar nu gooide een computerstoring roet in het eten. De BritNed viel op 08 december plotseling uit. En ook de last man standing, de NorNed, gaf er op 18 januari de brui aan. Inmiddels doet de COBRA het weer, maar op 21 januari zat Nederland één dag alleen nog via 380 kV AC-landlijnen aan het buitenland vast. Dat is vervelend voor de handelsmarkt en de mogelijkheden om optimaal van windstroom gebruik te kunnen maken, maar bij fysieke schade moet er daarnaast ook iets gerepareerd worden. Dat valt niet mee, ver weg op zee. Laten we eens kijken wat er gebeurt tussen het moment van uitval tot het begin van de reparatie verloopt. We gebruiken daarbij de vorige storing aan de COBRA als voorbeeld.

Het vraagt weinig fantasie om te bedenken hoe de gezichten in Arnhem en Fredericia erbij stonden toen in september de COBRA-cable plotseling uitviel. Nadat in de eerste seconden na de uitval de netbalans is hersteld via FCR of via natuurlijke herschikking (indien de DC-link zich binnen hetzelfde gesynchroniseerde blok bevindt, zoals bij de COBRA het geval is) weet men vrijwel direct of de storing in de computers, de converters of in de kabel zit. Het ontbreken van rook, vlammen of krijsende alarmen in de converterhal zegt al wat, maar meestal is een HVDC-storing subtieler en kan je niet zien wat er stuk is. Soms laat ook de software het afweten. (Windows Update, het zal toch niet? Nee toch?) Maar wat er ook gebeurt, in alle gevallen weet men ogenblikkelijk of de storing in de kabel zelf zit door nauwkeurig het exacte afschakelgedrag van de kabellengte tussen de converters te bekijken.

De COBRA wordt bedreven als een HVDC-bipool: een gesloten systeem dat geen gebruik maakt van de aarde (letterlijk, de planeet) als retourgeleider. Ieder galvanisch contact met de aarde in beide fysieke geleiders is dus een fout. Nu kan elk object in meer of mindere mate een elektrische lading vasthouden: een overschot of tekort aan elektronen ten opzichte van de omgeving. Dit heet zelfcapaciteit en het gaat op voor alle materialen. Een tuinstoel, een mens en ook een hele onweerswolk beschikken over enige capaciteit om lading vast te houden en daarbij een potentiaal ten opzichte van de omgeving te vormen. Zie de St(r)oomcursus voor meer achtergronden.

De geleiderkern van een zeekabel is een lange sliert metaal. Bij de COBRA-Cable tussen Endrup en de Eemshaven weegt de kern al snel een paar duizend ton. Daar kan je aanzienlijk wat lading in kwijt. Als die lading dan ook nog stroomt ontstaat tevens een inductorwerking (spoel) en zal de kabel dit gedrag willen handhaven: hij verzet zich tegen iedere verandering van lading of richting. Bij wisselstroom is het telkens op- en ontladen van de geleidermassa (en deels het medium eromheen) een vervelende hinderpost. Maar bij gelijkstroom hoeft de kabel slechts één keer op zijn potentiaal gebracht te worden tijdens het inschakelen. Een onverwachte afschakeling zorgt voor het omgekeerde: de kabel draagt nog lading en is niet instantaan spanningsloos. de zelfcapaciteit van een paar duizend ton koper plus de spoelwerking moet als het ware vanaf beide kanten leeglopen via de plek van de kortsluiting. De verhouding tussen de theoretische tijd die het neemt om 325 kilometer geleiderkern te ontladen versus de (kortere) tijd die men in de praktijk ziet is daarmee een indicatie voor de afstand van de kortsluiting tot het converterstation, hoewel ingewikkelde bijeffecten zoals capacitief gedrag van de zeebodem zelf en de fysieke richting waarin de gelijkstroom door de kabel liep (van of naar de kortsluitlocatie) ook nog een rol spelen. 

Vervolgens moet men met preciezere apparatuur aan de slag. In de kabel zit behalve een geleider ook een koker optische glasvezeldraden voor telecommunicatie. Bij kabelschade zijn meestal ook deze meeliftende glasvezels beschadigd. Door vereenvoudigd gesteld een puls licht in de glasvezel te sturen en de retourtijd af te wachten (er weerkaatst altijd licht op het breukvlak of het uiteinde van een glasvezeldraad, zelfs onder water met zijn afwijkende brekingsindex) ontstaat een veel nauwkeuriger indicatie van waar de storing zit. Een soortgelijk trucje is ook uit te halen door een puls stroom in de geleiderkern te sturen, maar dit specialistenwerk is in een lange zeekabel minder nauwkeurig dan de glasvezelmethode vanwege iets ingewikkelds dat men dispersie van het spanningsfront noemt, en waar elektriciteit meer last van heeft dan licht.

Uiteindelijk is de locatie van de storing binnen enige honderden meters bekend. Dán pas kijkt men in detail op de netkaart. Ligt de storingslocatie precies in een scheepvaartlaan? Grote kans op een onzorgvuldig anker. Ligt het op een plek waar de kabel een andere kabel of pijpleiding overkruist? Oh oh, ingewikkelder problemen. Maar in alle gevallen wordt er pas een schip op uitgestuurd om fysiek te gaan kijken wanneer de locatie en de verwachte karakteristiek nauwkeurig bekend is.

Maar dan ben je er nog niet. Hoe til je eigenlijk een kabel op die strak op de zeebodem ligt? Er wordt bij de aanleg soms wel voorzien in af en toe een slinger vlakbij kritische plekken zoals overkruisingen met andere infra, maar als er niet voldoende lengte voorhanden is zal de kabel eerst moeten worden gekapt. De twee losse uiteinden kunnen dan boven water worden gehaald, waarna als laatste stap met de hand wordt gekeken totdat dan uiteindelijk de exacte plek van de fout is gevonden. Hip hip hurra, de reparatie kan beginnen. Heeft er iemand honderd meter extra kabel en twee moffen aan boord gebracht? Euh.. hoezo 'niet'?

Afbeeldingen: het ENTSO-E Transparency Platform is IT-technisch zo traag als stroop in januari, maar het is doorgaans een interessante bron van informatie over de markt, de hardware en ongeplande storingen ('forced outages'), zoals we hier zien bij alle drie Nederlandse HVDC-kabels tegelijk. Onder: de COBRA-converterhal in de Eemshaven. Geen rook, geen vuur, geen vonken? Nee. HVDC is over het algemeen ingetogen en veruit de meeste storingen zijn kalme stille afschakelingen. 

08 januari 2021 Waarmee het allemaal begon, dat is nog steeds niet duidelijk. Maar op de middag van 08 januari om 14.05 uur zakte de netfrequentie in het volledige CE-blok van het ENTSO-E net met 260 mHz tot 49,74 Hertz. Zo'n snelle en diepe daling komt zelden voor. Er was duidelijk onverwacht een paar gigawatt productie van het net gevallen – zo veel dat zelfs de volledige Europese FCR-reserve het maar ternauwernood hield. 

Wat? Niks gemerkt? Wees er blij om, want het scheelde weinig of tientallen miljoenen mensen in Europa hadden de avond van 08 januari bij een kaarsje moeten zitten. In plaats daarvan bleef de schade beperkt tot een paar schone onderbroeken bij Europese netbeheerders, een verstoorde handelsmarkt door noodgrepen en een tijdelijke split van het UCTE-blok van het ENTSO-E net in twee losse blokken. Dat was allemaal al jaren niet meer gebeurd. Het liep goed af en we mogen ons dankbaar vergapen aan (voor insiders) spectaculaire frequentiegrafieken die het nipt voorkomen onheil in akelig detail tonen – maar wat ging er dan eigenlijk mis?

We hebben het op deze site met regelmaat over het huwelijk van de netbalans en de netfrequentie in een wisselstroomnet. Zie ook de St(r)oomcursus. Het hele Europese elektriciteitsnet is aan elkaar gekoppeld en het is op te vatten als één enorm net met een netfrequentie die zo dicht mogelijk bij 50 Hertz moet liggen. De netbalans is het evenwicht tussen productie en consumptie van elektriciteit op het net. Omdat je elektriciteit nauwelijks kan opslaan moet productie op hetzelfde moment plaatsvinden als consumptie. Als die twee niet in balans zijn doordat er bijvoorbeeld een centrale uitvalt kom je plotseling energie tekort in het net. Die missende energie wordt ontstolen aan de fysiek draaiende kernen van de ontelbare andere generators in het net. Die gaan zwaarder lopen en de turbines die ze aandrijven moeten harder werken. Dat lukt niet binnen een paar seconden, zodat de fysieke rotatiesnelheid afneemt en de netfrequentie van het hele elektriciteitsnet begint te zakken.

Het Europese elektriciteitsnet is het grootste gekoppelde net ter wereld. Op het volledige ENTSO-E net hangt circa 600 GW aangesloten productievermogen en net zoveel consumptie. Die grote schaal helpt ons mee, want daardoor is uitval van een volledige centrale (bijvoorbeeld 1 gigawatt) nog steeds maar een klein flintertje missende energie op het totaal. De netfrequentie zakt en er moet worden ingegrepen om het terug in balans te brengen, maar de daling is langzaam: de inertie van de ontelbare roterende generators is zo groot dat men bij plotseling verlies van een gigawatt meer dan vijftien seconden de tijd heeft om in te grijpen voordat de netfrequentie onder de gevaarlijke grenswaarde van 49,80 Hz zakt. Dat is in de praktijk ruim voldoende tijd om computers beslistijd te gunnen en zogeheten FCR-vermogen aan te spreken: Frequency Containment Reserve. Dat bestaat uit tientallen fysiek roterende generators die geografisch verspreid zijn over de gebieden van alle Europese netbeheerders en die als het ware worden 'achtergehouden'. Deze generators kunnen indien nodig direct worden belast om zo het gat dat is geslagen te dichten. Op die manier kan de frequentiedaling tot staan worden gebracht en wordt er voorkomen dat er een echte verbruiker of klant moet worden losgenomen.

Direct na aanspreken van het FCR-vermogen is de acute druk van de ketel: het net is weer stabiel in evenwicht. Maar het draait nog wel onder frequentie. De volgende handeling is het zo snel mogelijk afroepen van zogeheten noodvermogen. Daarmee kan blijvend extra vermogen worden geleverd. Het noodvermogen start op en neemt in de minuten na de ingreep van het FCR-vermogen zo snel mogelijk diens rol over. Het is belangrijk dat de FCR-reserve zo snel als maar kan weer echt reserve wordt, zodat het opnieuw beschikbaar is als zich een nieuwe verstoring voordoet. Ook wordt in deze periode de frequentie van het net terug omhooggebracht naar 50 Hz.

Normaal werkt dit mechanisme uitstekend. Sterker nog, iedere dag trippen er in Europa wel onverwacht generators van een paar honderd megawatt. Met duizenden van zulke generators, stations, trafo's en verbindingen die allemaal de hik kunnen krijgen is het schering en inslag. Het hoort bij normaal bedrijf van een groot elektriciteitsnet. Maar wat er op 08 januari gebeurde was een andere ordegrootte. Plotseling viel er bijna 3,8 gigawatt productie van het net. Dat is zoveel ontbrekende energie dat de frequentiedaling die het veroorzaakt veel sneller gaat: om binnen de veilige bandbreedte van 0,2 Hz te blijven had men nu beduidend minder dan vijftien seconden om te handelen. Komt bij dat 3,8 GW op zichzelf ook heel veel vermogen is: het stond gelijk aan bijna de helft van het verbruik van België op die middag. Aangezien in heel Europa in totaal 3 gigawatt FCR-vermogen staat opgesteld is 3,8 GW teveel om op te kunnen vangen, zelfs met inzet van alle FCR op het hele continent.

Als de FCR het niet houdt, kunnen er twee dingen gebeuren. De eerste is een zogeheten opofferingsbeslissing. Door een verbruiker (deelnet, stad, industriecluster) geforceerd van het net te nemen wordt de consumptie verminderd en komen productie en verbruik alsnog terug in evenwicht. De rest van het net is dan gered ten koste van de plek die volledig wordt opgeofferd. Maar het kan ook uitmonden in een splitsing van het net. Als het fysieke transport over een bepaalde hoogspanningsverbinding tijdens het zakken van de netfrequentie toeneemt tot boven een veilige waarde, zal die verbinding automatisch worden afgeschakeld. Zijn buurman in geografisch dezelfde richting krijgt het dan extra voor zijn kiezen. Als die het ook niet houdt krijgt nummer drie het nog zwaarder. Er ontstaat een soort scheuring in het net die razendsnel naar beide kanten groeit totdat op beide uiteinden een kustlijn wordt bereikt: het gekoppelde net is in twee delen uiteen gevallen. Beide overgebleven deelnetten zijn nog steeds niet in balans. Meestal heeft eentje overproductie, zodat daar automatisch opwek wordt afgegooid. De ander heeft onderproductie. Omdat we al door de FCR heen zaten is er voor dat laatste netdeel (dat eenvoudig zo groot als half Europa kan zijn) niets dat nog gedaan kan worden. Het krijgt dan te maken met een rolling blackout waardoor het in enkele seconden instort en grote delen op zwart gaan. In 2006 is zoiets voor het laatst gebeurd tijdens de 'cruiseschipstoring' op Diele – Conneforde. Zie Wikipedia voor een uitstekend beschreven samenvatting daarvan. In 2011 gebeurde een soortgelijk incident op kleinere schaal, toen bijna heel Italië uitviel.

Gedeelte van het ENTSO-E koppelnet: de snelwegen voor elektriciteitVandaag zakte de netfrequentie naar 49,74 Hz. Dat is significant buiten de uiterste grens van 49,80 Hz die als laatste veilige netwerkgrens wordt aangehouden. Bij grotere afwijkingen mag apparatuur zichzelf voor de veiligheid afschakelen. Dat is her en der ook gebeurd. We vermoeden dat de stroomstoring in Dordrecht (17.000 aansluitingen), een verstoring op het Maastrichts UMC en het trippen van omvormers voor zonnepanelen allemaal te maken hadden met deze slinger van de netfrequentie tot onder de veilige bandbreedte. Dat het grootschalig gezien toch met een sisser afliep in Europa is waarschijnlijk een kwestie van geluk geweest. Mogelijk is het effect van uitschakelende omvormers beperkt gebleven doordat er maar weinig zonnestroom in het net aanwezig was en/of doordat ze niet allemaal uitvielen. Maar wellicht is het ook te danken aan enkele anonieme helden in de controlezalen die snel genoeg handelden om erger te voorkomen.

Inmiddels is duidelijk dat in Italië en Frankrijk respectievelijk 1300 en 1000 MW belasting werd losgenomen om bij te dragen aan het tot staan brengen van de frequentiedaling omdat het met FCR alleen niet lukte. Dat klinkt dramatisch, maar het kan meevallen. Bij sommige zware industrieklanten kan een dergelijke rol zijn ingebed in het contract zodat zij bekend zijn met deze mogelijkheid. Volgens Amprion op Twitter heeft het UCTE-net nadien ruim een uur in een splitbedrijf geopereerd met Zuidoost Europa als apart blok, voordat synchronisatie en herkoppeling kon plaatsvinden. Pas na vijftien uur was alles weer normaal.

Wat leert ons dit? In elk geval dat het simultaan trippen van omvormers van zonnepanelen stilletjes een potentiële kracht van formaat begint te worden. Eentje die we serieuzer moeten gaan nemen. Een omvormer is tevens productie zonder inertie: er draait immers geen generatorkern. Verder zien we ook dat 3 gigawatt FCR aan de krappe kant is geraakt voor het Europese net, al waren zorgen hierover al langer onderwerp van discussie bij ENTSO-E.

En wat veroorzaakte nou de eerste trip waardoor de netfrequentie minstens 0,2 Hz zakte? Er wijzen wat vingers richting Roemenië waar simultaan drie zware eenheden precies tegelijk van het net zijn gevallen, al ontbreken namen en rugnummers. Hoe en waarom? Mechanisch pech, een hack, een ongeluk? We weten het op dit moment nog niet. In elk geval is het laatste woord, evaluatierapport en twitterbericht hier nog lang niet over geschreven. Gelukkig kunnen we dat allemaal lezen in een warm huis bij een lamp in plaats van bij een kaarsje.

Afbeelding: De slinger door het net is in heel Europa waargenomen bij hobbyisten die de netfrequentie zelf meten en in de gaten houden (zie Twitter). De grafiek op de afbeelding is van een netfrequentiemeting in Rheden. 260 mHz is eigenlijk over de grens die het Europese systeem aan kan met de huidige FCR-voorziening. Midden: grote centrale in de Eemshaven, 1,6 GW (en niet de oorzaak voor de duidelijkheid). In Europa is genoeg FCR om uitval van dit soort centrales direct op te vangen, maar dan moeten er natuurlijk geen drie stuks tegelijk gaan.

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

– Altijd het net op zak.

Meer info Handleiding FAQ GIS/KML

Actuele load

Hoogspanningsagenda

Wat hangt ons boven het hoofd?
- (geen activiteiten bekend)



Heb je een tip? Meld 'm hier

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.