De draden, of beter de geleiders, zijn de dingen waar het in een hoogspanningsverbinding om te doen is. Maar wat hangt ons allemaal nou precies boven het hoofd?

Ondanks dappere pogingen van Nikola Tesla meer dan een eeuw geleden is het de wetenschap nog steeds niet gelukt om draadloze stroom uit te vinden. Daarom worden er draden gebruikt. Deze draden, eigenlijk zelfs dikke kabels, worden gemaakt van een materiaal waar stroom doorheen kan lopen zodat een hoogspanningslijn elektrische energie van de ene plek naar de andere kan transporteren.

We bedoelen dan heel veel stroom. Hoogspanningskabels zijn in staat tot het verzetten van elektrische vermogens die net zo groot zijn als het het gezamenlijk motorvermogen van duizenden auto's. Het mag duidelijk zijn dat deze kabels aan hoge eisen moeten voldoen.

Deze kolossale hoogspanningslijn in het noorden van Groningen is beter bekend als de Mammoetlijn

De zwaarste hoogspanningslijn van de Benelux staat in Groningen en is ontworpen op vier circuits van 380 kilovolt. De masten zijn ongeveer zestig meter hoog. In totaal, bliksemdraden niet meegerekend, steken er van mast tot mast telkens 4 circuits, 12 fasedraden en 48 kabels over, met een totaal draadgewicht van circa 36 ton per mastpositie. Foto door forumlid Michel.

Hoe zit zo'n geleider in elkaar?

Zoals voor alles aan hoogspanningslijnen geldt ook bij de kabels: de ene kabel is de andere niet. Je hebt ze dik, dun, in bundels en al dan niet voorzien van afstandhouders. De meeste kabels van het Nederlandse net bestaan uit een stalen kern (een gevlochten stalen kabel) met daaromheen een aluminium mantel die de stroom voert: zogeheten ASCR-geleiders. Staal is sterk en taai en deze kern geeft de kabel zijn sterkte. Het aluminium is corrosiebestendig, licht en het heeft een lage elektrische weerstand, zodat de stroom hier zonder veel verliezen doorheen wil lopen. De kabels die zo ontstaan zijn tussen de drie en vier centimeter dik, maar naar beide kanten zijn flinke uitbijters te vinden.

dwarsdoorsnede van een kabel

Demonstratiemodel van een moderne geleider, voor de kenners een AMS-620 om precies te zijn. De 'draad', eigenlijk gewoon een kabel, is een kleine vier centimeter dik en de stalen kern (a) wordt omhuld door een aluminium mantel van geleiders (b). 

De afzonderlijke geleiders per fasedraad hebben bij Nederlandse 380 kV-verbindingen in de meeste gevallen een doorsnede van 460 mm², of 620 mm² in de zwaarste 380 kV-lijnen. Dat komt neer op een dwarsdoorsnede tussen drie en vier centimeter: dikker dan de gemiddelde sleepkabel.

Ook de kabeltechniek staat niet stil: sinds een jaar of twintig is zijn er zogeheten AAAC- en AMS-geleiders op de markt. Daarbij is het aluminium vervangen door een legering van aluminium, magnesium en silicium (vandaar ook AMS). Dit materiaal, zeer dicht familie van duraluminium (waar men vliegtuigen van bouwt) is taaier en gedraagt zich bij corrosie net iets rendabeler dan gewoon aluminium. Verder heb je tegenwoordig ook nog Lo-Sag- en hogetemperatuurgeleiders: deze kabels hebben een iets andere opbouw en zijn gemaakt van materiaal waarvan de elektrische weerstand vergeleken met andere kabelsoorten veel minder snel toeneemt als ze warm worden. Daardoor kunnen ze een veel hogere bedrijfstemperatuur aan, zodat de transportcapaciteit hoger ligt dan bij oudere generaties geleiders. Koperen draden zijn alleen nog in gebruik in zeer oude hoogspanningslijnen.

Vrij in de lucht

Ondergrondse stroomkabels zijn geïsoleerd. Maar kabels van bovengrondse hoogspanningslijnen lijken ongeïsoleerd. Als je er eentje aanraakt ben je immers geroosterd. Maar toch zijn de kabels wel degelijk geïsoleerd, anders zou de hele hoogspanningslijn niet eens werken! Lucht zelf is een buitengewoon slechte geleider van elektriciteit. De grote open ruimtes tussen de fasedraden onderling en tussen de grond zijn allemaal (vanzelfsprekend) gevuld met lucht. Zolang er niets tegen de kabels aankomt behalve lucht (al dan niet met regen) is er dus niets aan de hand.

Lucht heeft daarnaast als isolator nog een ander voordeel: het kan stromen. Dat klinkt ongewenst (wind is een kracht van formaat waarmee in het ontwerp zeker rekening wordt gehouden), maar de stroming kan ook verticaal gericht zijn. Hoewel de kabels van goed geleidend materiaal zijn gemaakt zorgt het enorme vermogen dat erdoorheen loopt toch voor verhitting. Op de top van hun kunnen mogen moderne hoogspanningskabels zelfs 90°C worden! 

Die warmte wordt door de kabels deels aan de omringende lucht afgegeven. Warme lucht is lichter dan koude lucht, dus de opgewarmde lucht zal opstijgen en bij de kabels vandaan gaan. Het wordt vervangen door nieuwe, koelere lucht van onderaf. Nu is deze convectiekoeling eerder een mooi meegenomen aardigheidje dan dat het noodzakelijk is, maar wanneer je de kabels zou isoleren met een kunststof mantel zou deze warmte nergens heen kunnen en dan zou het wel een probleem worden. Daarnaast is kunststof isolatie ook zwaar en duur.

 


Omhoog