Een reis door Nederland en België kan heel boeiend zijn wanneer je goed om je heen kijkt naar alle hoogspanningslijnen die je kruist. Het lijkt wel alsof er steeds maar weer andere soorten hoogspanningsmasten- en lijnen passeren.

Mastclassificatie is een vak apart, zoals je op de andere pagina's in dit submenu kan zien. Er zijn donau-, delta- en portaalmasten, hamerkoppen, driehoeksmasten, combinatiemasten, enzovoort. Maar waarom zijn er eigenlijk zoveel verschillende soorten hoogspanningsmasten?
Het antwoord op deze vraag is niet eenduidig te geven. Er zijn tenminste zeven(!) verschillende redenen aan te voeren waarom er veel mastsoorten en mastontwerpen in gebruik zijn. 

Reden 1. Verschillen in spanning

Op het net in Nederland en België worden zes verschillende spanningen gevoerd, of zeven als we 36 kV meerekenen. Het is niet moeilijk te begrijpen dat voor een zware 380 kV-lijn de veiligheidsmaatregelen veel groter moeten zijn dan bij een lokale 50 kV-lijn. Zware lijnen moeten dus hoger worden opgehangen. Daarvoor zijn zwaardere masten nodig en die worden op een grotere afstand uit elkaar gezet.

380/110 en 220

Zoveel spanningen, zoveel masten. Deze twee masten vlakbij Zwolle dragen in totaal zes circuits voor drie verschillende spanningen. De linkermast is een combinatiemast (donau + vlak) en hij is ontworpen op twee circuits van 380 kV en twee van 110 kV aan de onderste traversen. Rechts zien we een 220 kV-donaumast, met de kenmerkende driehoekvormig opgehangen circuits met de punt naar boven.

Reden 2. Driefasige wisselspanning

Vrijwel overal op de wereld is driefasen-wisselspanning de norm voor grootschalig stroomtransport. Dat is het meest efficiënt wanneer alle aspecten tegen elkaar af worden gewogen. Maar driefasige wisselspanning vereist drie fasedraden. Dat is een oneven getal en drie fasedraden kan je dus niet gemakkelijk symmetrisch ophangen aan mastontwerpen met één toren. Maar katten en portaalmasten kunnen drie fasedraden wel symmetrisch dragen, waarmee deze twee mastontwerpen hun nut en bestaansrecht bewijzen. Maar het betekent wel twee extra mastmodellen.

Reden 3. Drie, zes, negen, twaalf…

Kijk eens omhoog. Over de ene lijn lopen meer circuits dan over een andere. Een circuit (zie ook de St(r)oomcursus) is een groep van drie stroomvoerende fasedraden die het driefasig netwerk mogelijk maken. Met drie draden kan je dus één circuit maken. De meeste masten in Nederland dragen vanwege redundantie twee circuits, zodat er zes kabelbundels nodig zijn. Er zijn ook masten met slechts één circuit (vooral in België), maar ze zijn er ook met drie of zelfs vier circuits. Dit soort masten hebben meer of minder traversen nodig en ze zijn dus anders opgebouwd. Je komt dan terecht in de tweevlaks– en dubbele drievlaksmasten.

driecircuit-delta 150 kV Flevo-Hattem

Wanneer je drie circuits hangend wil vervoeren aan een symmetrische mast, omtkom je bijna niet aan katten of portaalmasten. Dat levert weer extra variatie op het delta-ontwerp op, zoals dit stoere Italiaanse ontwerp met twee verdiepingen die je met name aantreft in de Flevopolder en nabij het Groene Hart.

Reden 4. Het net is gegroeid

Maar dan nog zouden vijf of hooguit tien mastsoorten toch ruim voldoende zijn? In principe wel, ja. Als we het hele net nu opnieuw zouden aanleggen zou dit inderdaad gebeuren. Maar met uitzondering van het Nederlandse en Belgische 380 kV-net is het hoogspanningsnet nooit echt met een vooropgesteld plan aangelegd. Het is als het ware langzaamaan gegroeid, net als het wegennet. Waar er behoefte was aan veel elektriciteit is meer hoogspanning aanwezig en toen verschillende concessiegebieden werden gekoppeld, verschenen op die plekken zware transportlijnen. De netgeschiedenis van Nederland en België is een vak en een hobbygebied apart. Op het forum is in dit topic veel netgeschiedenis te vinden, maar hier behelpen we ons nog even met een korte, zeer globale uitleg. Wand hoewel het twee landen zijn, is de geschiedenis voor een groot deel parallel.

In vroeger tijden, toen de eerste grote bovengrondse lijnen ("koppelverbindingen") van 50.000 volt en hoger werden aangelegd, waren Nederland en België een versnipperd geheel van een klein dozijn losse energiebedrijven. In Nederland domineerden lang vergeten namen als PEB, PGEM, EGD, Frigem, IJsselmij en EDON het veld en zij hadden allemaal hun eigen losse energienet met eigen centrales en trafostations. Ieder van hen was verantwoordelijk voor de bouw van het eigen net, dat zelden boven 50 kV ging.

Om de storingsgevoeligheid te verlagen werden vanaf medio jaren '30 voor het eerst zwaardere hoogspanningslijnen aangelegd tussen de netten van verschillende energiebedrijven. Er werden plannen gemaakt voor (destijds) zware "ultra-hoogspanningslijnen" van 100 kV en zelfs 150 kV die verschillende landsdelen en beheersgebieden zouden gaan verbinden. Vaak werden er verschillende aannemers gebruikt bij de aanleg van deze lijnen. Nu eens was in dat gebied aannemer A met masttype 1 goedkoper, verderop was het aannemer B met een ander type. Soms bleek een mast met drie circuits handiger. En tien jaar verder, na voortschrijdende technische inzichten, bleek het dat masttype 1 te licht was ontworpen of te gevoelig was voor blikseminslag, zodat er opnieuw een ander type werd ontworpen en gebouwd. Zo zijn er in de geschiedenis vooral in Gelderland heel veel tonmasten neergezet, terwijl Utrecht eigenlijk alleen met kopermenie geverfde grijsgroene donaumasten heeft. Sterker nog, soms zie je bij een provinciegrens het ene mastsoort doodleuk in het andere veranderen…

Deze geleidelijke groei van het net, dat slechts ten dele volgens een vooropgesteld plan is gebeurd, is daardoor verantwoordelijk voor de grote variatie die je ziet in de 50 kV-, 110 kV- en 150 kV-netten. Kosten, maststerkte, esthetiek (buismasten) en soms domweg pure eigenwijsheid van de concessienemer – we zien in het bestaande net de erfenis van bijna een eeuw aan inzichten terug.

Waarschuwingsbord

Hoewel Tennet inmiddels alle hoogspanningslijnen van 110 kV en hoger in bezit heeft, zijn natuurlijk nog niet alle waarschuwingsborden aangepast. Op veel van deze borden staat nog gewoon de vorige eigenaar, meestal een van de grotere nutsbedrijven die nu nog steeds bestaan. Deze lijn was vroeger eigendom van Nuon en zoals je ziet hield ook Nuon er zijn eigen lijnnummer en trafostation-afkortingen op na.

Het koppelen van lokale energienetten zette door tot diep in de jaren 60, totdat er uiteindelijk nog maar een stuk of tien grote netbeheerders over waren. In het grootste deel van het land warden alle koppelhoogspanningsljnen reeds op hetzelfde voltage ontworpen (150 kV) en aan elkaar gekoppeld. Om een landelijke leveringszekerheid te verkrijgen werden er ook lijnen aangelegd die nog zwaarder waren en die alle regionale netten met elkaar verbonden: het grid van 380 kV. In het Noorden van het land, dat onder regime van de andere grote aanbieder zat, is alles allemaal op een ander voltage neergekomen: 110 kV, 220 kV en 380 kV, oftewel het Duitse systeem. De rest van Nederland en geheel België voeren 150 kV en 380 kV.

Inmiddels zijn ook deze laatste tien netbeheerders na een tussenfase verdwenen en sinds enige tijd is het nu bij de wet geregeld dat er nog slechts één netbeheerder is: Tennet TSO in Nederland en Elia in België. Dit heeft grote voordelen voor de leveringszekerheid en internationale uitwisseling, maar het huidige net met al zijn verschillende soorten masten en andere spanningen zal nog heel lang blijven bestaan. Alleen het systeem met de zwaarste lijnen van 380 kV is redelijk universeel in Nederland en België.

Reden 5: hoeveel stroom is er nodig?

Deze reden behoeft weinig uitleg. Wanneer er een groter vermogen moet worden getransporteerd, moet men dikkere geleiders nemen of de spanning verhogen. Bij dikkere geleiders is een zwaardere mast nodig en bij een verhoogde spanning doorgaans een ander ontwerp met meer ruimte tussen de traversen. 

Twee tonmasten

De verbinding links kan een groter vermogen aan dan de (oudere) verbinding rechts. Toch voeren ze beide dezelfde netspanning, 150 kV. Je ziet dat het ontwerp van de linkse tonmast beduidend zwaarder is dan dat van de mast op rechts.

Reden 5. Het Uitruilbeginsel en combinatiemasten

In Nederland wordt er goed op de horizon gepast en onze gezondheidsbewaking (RIVM) behoort tot de beste ter wereld. Vanwege allerlei redenen (rationeel of gevoelskwesties) zijn hoogspanningslijnen niet erg gewild nabij woningen. Mede daarom bestaat sinds enige jaren het zogeheten Uitruilbeginsel. In België geldt een soortgelijk besluit, het standstill-principe.

Het Uitruilbeginsel houdt in dat er tot 2020 in Nederland geen nieuwe bovengrondse hoogspanningskilometers bij mogen komen. Toch is dat soms nodig: de zwaarste lijnen van 220 kV en 380 kV verzetten zoveel vermogen ze slechts beperkt ondergronds kunnen worden gelegd met de techniek van vandaag. Dat betekent dat er voor een nieuwe 380 kV-verbinding eenzelfde lengte 150 kV- of 110 kV-verbinding ondergronds moet worden gebracht (verkabeld in jargon), om zo de ene kilometer tegen de andere uit te ruilen.

Soms kan dat echter ook op een gemakkelijkere manier. Wanneer de nieuwe, zware verbinding voor een deel parallel loopt aan een al bestaande andere verbinding, dan kunnen beide verbindingen soms over een kortere of langere afstand met elkaar gecombineerd worden op één mastpositie.

onvolledige combinatiemast

Op een combinatiemast worden doorgaans twee verschillende spanningen gecombineerd. Meestal vereist dat een forse mast van een speciaal ontwerp. Hier zien we dat er slechts één extra circuit meelift, maar meestal zijn het er twee.

Deze zogeheten combinatiemasten dragen dan de circuits van de oude verbinding, plus die van de nieuwe verbinding. Deze circuits hebben eigenlijk altijd een andere spanning. Masten die hiertoe in staat zijn moeten aan andere technische eisen voldoen dan alle andere, reeds bestaande ontwerpen. Kortom, ook deze trend (die al wel eventjes bestond maar pas sinds het Uitruilbeginsel grote vormen begint aan te nemen) levert ook vandaag de dag weer nieuwe mastsoorten in onze polder op: de combinatiemasten.

Reden 6. Magneetvelden 

In België wordt er niet over gerept. Maar in Nederland wordt een zogeheten voorzorgsbeleid gehanteerd ten aanzien van hoogspanningslijnen. Op plekken waar permanent mensen verblijven mag de magnetische veldsterkte op een meter boven de grond niet boven 0,4 microtesla komen. Of deze maatregel overbezorgdheid of een vooruitstrevend voornemen is, is op dit moment nog een heet hangijzer.

Omdat dat pal onder de lijn vrijwel onmogelijk is, wordt er tegenwoordig bij bovengrondse aanleg meestal gekozen voor mastmodellen waarvan het magnetisch veld om de geleiders heen aan de grond zo klein mogelijk is. Men kan dan dichterbij de verbinding bouwen zonder over de 0,4 microtesla te komen. Donaumasten en hamerkoppen hebben een relatief groot magneetveld aan de grond, terwijl verbindingen met drievlaksmasten en vooral tonmasten een minimaal magneetveld hebben. Deze ontwerpen worden dan ook nog steeds veel gebruikt en er worden verdere verbeteringen in aangebracht om tot een verdere reductie te komen. En ook dit heeft een toename van het aantal ontwerpen tot gevolg. Een voorbeeld daarvan treffen we tegenwoordig in Helmond aan.

Reden 7. Esthetiek 

Een laatste, nieuwe reden die de laatste jaren verscheen en die het aantal soorten masten verder vergroot, is de opkomst van landschappelijke inpassing. De huidige norm voor infrastructurele bouwwerken zoals spoorlijnen, snelwegen en dus ook hoogspanningslijnen is dat ze in het landschap moeten passen. De vakwerkmast wordt over het algemeen niet zo mooi gevonden. Nieuwe bovengrondse lijnen worden tegenwoordig vaak gebouwd met buismasten of wintracks, ranke gesloten masten die eruitzien als zeer scherpe kegels. Een heel groot verschil met de huidige masten.

Buismasten worden gezien als een minder belastend alternatief voor lattenmasten. Hun ranke uiterlijk wordt geacht minder storing te brengen in het algemene landschapsbeeld. Bij dit exemplaar is het circuit links overigens tijdelijk afgetapt voor werkzaamheden.

Bijkomend voordeel van de wintrack is dat de twee circuits dichter bij elkaar kunnen worden opgehangen dan met een donaumast of zelfs een drie-evenmast. Dat heeft voordelen voor de verplichte bebouwingsvrije zone rond de lijn. Deze moet bij voorkeur zo klein mogelijk zijn en daardoor is een wintrack een aantrekkelijke optie. Zie ook reden zes hierboven.

Conclusie?

In Nederland hebben we in totaal meer dan zestig verschillende mastontwerpen en in België is het getal nog groter. Op zich leuk: het spotten van hoogspanningslijnen zou waanzinnig saai zijn wanneer we maar één mastsoort in gebruik hadden. De mastvariatie is een zichtbaar gevolg van onze complexe netgeschiedenis, veranderende inzichten, esthetiek en soms ook zelfs van botte koppigheid en eigenwijsheid tussen twee netbeheerders.
De variatie aan mastontwerpen is het best zichtbare gevolg van onze netgeschiedenis en een van de mooiste aspecten van hoogspanning als interesse.