De hoogspanningslijnen van 380 kilovolt vormen de snelwegen van het hoogspanningsnet. 

Hoogspanningslijnen van 380 kilovolt (kV) zijn de zwaarste en grootste hoogspanningslijnen die we in Nederland en België hebben. Het zijn torenhoge masten met gebundelde kabels die vanaf enige afstand hun plek in het landschap opeisen. Verbindingen van deze spanning hebben over het algemeen een grote lengte en een indrukwekkende transportcapaciteit die vrijwel altijd meer dan 1000 tot zelfs over 2500 MVA bedraagt. 

Het koppelnet

Via de 380 kV-verbindingen vindt grootschalig vermogenstransport plaats. Elektrisch vermogen dat in binnen- en buitenland wordt opgewekt, worden getransporteerd naar de regionale netwerken van lagere spanningen. De 380 kV-hoogspanningslijnen verbinden hele landsdelen met elkaar. Op sommige plekken steken ze zelfs de landsgrens over, zodat er internationaal kan worden gehandeld in elektriciteit, zelfs door heel Europa heen.

Net als snelwegen en spoorlijnen zijn deze grote verbindingen onmisbaar in het moderne leven. Ze zijn zelfs van politiek en strategisch belang in de ontwikkeling en de positie van grote steden en industriegebieden. Hun belang in de samenleving kan moeilijk worden overschat: de aanwezigheid van een paar zware, betrouwbare 380 kV- hoogspanningslijnen met transformatorstations is voor een grootschalig stedelijk- of industriegebied net zo belangrijk als een goede aansluiting op water- en spoorwegen of tegenwoordig ook op datakabels. Een betrouwbare elektriciteitsvoorziening maakt een gebied economisch aantrekkelijk voor investeerders.

Onaangekondigde uitval van een 380 kV-verbinding kan een aanzienlijk vermogenstekort tot gevolg hebben en een grote stroomstoring veroorzaken wanneer er ter plekke niet genoeg capaciteit is om het tekort op tijd op te vangen. Het zogeheten klappen van een zware 380 kV-verbinding kan zelfs leiden tot een cascade-effect

380/110 kV-combinatiemasten nabij Holsloot

Zware 380 kV-verbindingen domineren het landschap vanaf enige afstand. Hier zien we de langste hoogspanningslijn van de Benelux, de 380 kV-lijn Zwolle-Meeden ter hoogte van Holsloot. De masten zijn allemaal tussen 54 en 60 meter hoog en de circuits zijn ontworpen op nominaal 2635 MVA transportcapaciteit. Let ook op de 110 kV-circuits aan de onderste traversen. Deze zogeheten meelifters zijn bedoeld voor lokaal gebruik. 

Storingsbestendig en in principe bovengronds

Storingen in dit net moeten dus zoveel mogelijk voorkomen worden. Daarom is het 380 kV-netwerk bewust zo ontworpen dat de kans op storingen zo klein mogelijk is. Alle 380 kV-lijnen in het Nederlandse net zijn in principe redundant (dubbel) uitgevoerd. Dat houdt niet in dat het dubbele rijen masten zijn, maar dat er altijd twee circuits (zes draadbundels) zijn opgehangen aan de masten. Ook de meeste 380 kV-verbindingen in België zijn redundant, maar niet allemaal.

Ook zijn 380 kV-verbindingen bijna altijd bovengronds aangelegd. De hoge spanning en het enorme vermogen dat op deze lijnen staat maakt het technisch zeer ingewikkeld om ze als grondkabel aan te leggen. Het elektrisch gedrag en de betrouwbaarheid van grondkabels voor 380 kV is anders dan die van luchtlijnen: een grondkabel kent een langere reparatietijd bij storingen en levert meer zogeheten netverlies op. Ook zijn er compensatiespoelen nodig om het gedrag van grondkabels onder controle te houden. Daardoor is het is voor deze spanning aanzienlijk duurder en riskanter dan een bovengrondse verbinding. Vanwege die meerprijs, maar in nog belangrijker mate vanwege de enorme belangen die afhangen van het zo betrouwbaar en zorgeloos mogelijk functioneren van deze verbindingen (hij moet het vooral gewoon doen, ongeacht wat) legt men ze in principe bovengronds aan. 

Grote Belgische 380 kV-verbindingen in de buurt van Tihange, gefotografeerd door Tom Börger. We zien hier het typische ontwerp zoals dat in België gangbaar is voor koppelnetverbindingen: dubbelvlagmasten met een bliksembok op het topstuk. In Nederland zou dit een drievlaksmast worden genoemd. Beide verbindingen dragen twee draadstellen of circuits. (In het midden staat overigens een kleinere 150 kV-verbinding.)

Bij de meeste verbindingen zie je zes kabelbundels (geleiders) aan de masten hangen, in twee groepen van drie. Op een normale dag zijn deze beide draadstellen of circuits op een soort van halve kracht in gebruik: het vermogen is verdeeld over beide zijden van de verbinding. Maar wanneer een van de twee circuits uit dienst moet voor onderhoud (of uitvalt door een storing), zal het circuit op de andere kant direct op volle kracht springen zodat nog steeds dezelfde hoeveelheid vermogen kan worden getransporteerd. Verder kan het ook vanwege onderhoud in een andere verbinding voorkomen dat vermogen moet worden omgeleid via een andere route, zodat de lijn tijdelijk meer dan 'tweemaal de helft' moet verzetten. Bij zulke situaties zal uitval van een van de twee circuit dan wel resulteren in een probleem. De verbinding niet-redundant gebruiken doet men dan ook niet langer dan strikt noodzakelijk in verband met de leveringszekerheid.
Overigens zijn deze hoogspanningslijnen opzettelijk ontworpen om tijdelijk enige overbelasting te kunnen verdragen. Een overbelasting tot circa 15% is doorgaans toegestaan als het niet te lang duurt. (Overbelasting is voor de verbinding zelf weinig problematisch, maar het veroorzaakt in de schakelaars en transformators aan de beide uiteinden van de verbinding meer hitte en snellere slijtage als er verschakeld moet worden.)

380 kV-verbindingen worden bewust zo ontworpen dat ze tegen een stootje kunnen. Ongelukken met deze zware verbindingen zijn erg zeldzaam: tussen 2001 en februari 2014 vond er in Nederland zelfs geen enkel incident of ongeplande uitval van een 380 kV-verbinding plaats. (De storingen van 1997, 2003 en 2015 vonden allemaal plaats op de trafostations en niet in de verbindingen zelf.) In België trad de laatste jaren alleen in 2010 een storing op door het bezwijken van twee masten tijdens een valwind. Over het algemeen geldt een bijzondere wetmatigheid: hoe groter en zwaarder de hoogspanningslijn, hoe groter de gehanteerde marges en hoe kleiner de kans dat er iets mis mee gaat. 

Noodmasten voor tijdelijke omleiding van 380 kV (foto door ET

Het 380 kV-net is strategisch zeer belangrijk. Zelfs bij aanpassingen en geplande werkzaamheden die langer dan een paar dagen duren, streeft men ernaar om de verbinding in stand te houden. Op deze foto gemaakt door Gerard Nachbar zien we bij Amsterdam twee noodmasten staan die tijdelijk de draden dragen, terwijl men op de achtergrond aan een nieuwe hoekmast sleutelt. Zo is zelfs tijdens werkzaamheden de verbinding gewoon in bedrijf.

Ringvorming: het kan van twee kanten komen

Op het netkaartje bovenaan deze pagina zijn ringstructuren te zien in de verbindingen. Netstrategen en netbeheerders zijn daar dol op. Er is één hele grote redundante ring in centraal Nederland, een kleinere rondom het Rotterdams havengebied en ook is er een grote ring in België. Als we de landsgrens negeren zien we een vierde ring en in de noordelijke randstad legt men momenteel zelfs een vijfde ringvorm aan. Al deze ringen vergroten de leveringszekerheid verder. Als een ring op één punt wordt doorsneden vanwege een storing, onderhoud of een aanpassing die een heel station of beide circuits van een verbinding treft, dan kan het vermogen nog steeds ieder station op de ring bereiken door via de andere kant rond te lopen. Stations met meer dan één inkomende 380 kV-lijn raken daardoor nooit onbedoeld spanningsloos bij een zogeheten enkelvoudige storing.
Ook het tweede (redundante) circuit van de andere, nog wel werkende lijnen kan gebruikt worden om actief vermogen om te leiden wanneer een hele verbinding spanningsloos raakt. Redundantie en ringvormen hebben tot doel ervoor te zorgen dat het net robuust is en er altijd voldoende transportruimte is. Er wordt daardoor in backupmogelijkheden voorzien zodat er in principe nooit een groot gebied zonder aansluiting op dit net komt te zitten.

380 kV-stations in Nederland dragen nonchalant en onverschillig de naam van de geografische plaats waar ze staan, waardoor ze vernoemd zijn naar de buurdorpjes (Meeden, Borssele, Ens), straten (Hessenweg) of zelfs een hoekje boerenland (Langerak). Maar in België is men duidelijk trotser op de grote koppelnetstations. Daar zijn een aantal van de 380 kV-stations (of posten) vernoemd naar grote Belgen uit de geschiedenis. Mercator, van Eyck, Gramme, Stevin en in de toekomst ook André Dumont. Hun namen sieren in ringvorm trots de netkaart van het land en dat zegt wel iets over hoe belangrijk men deze stations acht.

380 kV-dubbelvlagmasten bij Lint

Typisch Nederlandsw 380 kV-domauhoekmasten met kattenoren bij Oostzaan (foto door forumlid Michel)

Hoek- en afspanmasten zijn doorgaans sterker gebouwd dan draagmasten. In het 380 kV-net is dit welhaast het duidelijkst terug te zien door het grote gewicht van de draden. Bij 380 kV-afspanmasten van het dubbelvlagtype vlakbij Lint (foto door forumlid Powerlion) lijken de afspanmasten nog aardig op de draagmasten, maar bij Nederlandse donaumasten zijn de hoek- en afspanmasten voorzien van vervaarlijk ogende uitsteeksels die de kattenoren genoemd worden. Foto door Michel van Giersbergen.

Uitwisseling van vermogen met het buitenland

Hoe nauwkeurig komt het allemaal in het zogeheten 380 kilovolt-netvlak? Veel minder precies dan je zou denken! Het is niet zo dat er altijd een spanning van exact 380.000 volt op de draden staat. In de praktijk kan het 380 kV-net met elke spanning tussen 365 en 420 kV overweg. Meestal wordt de spanning opzettelijk zo hoog mogelijk opgedrukt om de transportverliezen verder te beperken (dat is immers het hele idee van elektriciteitstransport met hoogspanning). Verbindingen in Europa kunnen een typeplaatje van 380 kV, 400 kV of zelfs 420 kV dragen, maar dat is in feite slechts een landelijke definitiekwestie. In de praktijk kunnen al die verbindingen omgaan met een spanning die overal dezelfde marge kan vertonen en die vaak tussen 400 kV en 420 kV in zit.

Het 400 kV-netvlak is ook in de meeste andere landen van Europa de dominante spanning voor grootschalig transport. Door dit universele systeem van verbindingen die gezamenlijk rond of net boven 400 kV schommelen is uitwisseling van stroom met het buitenland mogelijk, zodat er commercieel gehandeld kan worden in elektriciteit. Nederland en België maken deel uit van het UCTE-net: het gesynchroniseerde net van ENTSO-E waarin bijna alle Europese landen deelnemen. De elektriciteitsmarkt zelf is sinds het begin van deze eeuw vrijgegeven voor commerciële marktwerking.

Hoogspanningsstation in het 380 kV-net (foto door Michel)

Hoogspanningsstation Eindhoven Oost maakt deel uit van het 380 kV-net. Hier staan vermogensschakelaars om circuits in- en af te schakelen, zodat de netbeheerder kan bepalen waar het vermogen langs loopt. Buiten beeld staan transformators waarmee 150 kV wordt gemaakt voor het onderliggende deelnet. Zie de St(r)oomcursus voor een nadere toelichting over hoe het net grootschalig in elkaar zit. Foto door Michel van Giersbergen.

Dat het hoogspanningsnet letterlijk grenzen overschrijdt is belangrijk, want een net dat zich over een groot aantal landen uitstrekt vergroot de leveringszekerheid. Het ENTSO-E synchronized supergrid is het grootste gekoppelde netgebied ter wereld en vrije handel in elektriciteit dwars door heel Europa heen is belangrijk voor energiebedrijven. Ze kunnen daardoor zo efficiënt mogelijk om te gaan met productiecapaciteit, met name met die van hernieuwbare bronnen. Wind- en zonvermogen zijn relatief onvoorspelbaar: als er in een bepaald gebied zoveel windvermogen wordt geproduceerd dat het de stroomvraag overstijgt is het belangrijk dat deze energie kan worden getransporteerd naar een gebied ver achter de horizon waar juist vraag naar stroom is zodat de windturbines niet stil hoeven te staan. 

Een ander voordeel van een uniform transportnet is dat het effect van een plotseling uitvallende centrale of hoogspanningslijn vaak opgevangen kan worden door omleiding of uitwisseling met het buitenland. Door internationale koppeling kan het Nederlandse net dus bijspringen om de gevolgen van een storing in Duitsland te beperken, of andersom.
 


Omhoog