150 kV380 kVEliaNetstrategie

Meer dwarsregeling nodig in regionale netten

In een wisselstroomnet is dwarsregeling de enige manier waarmee de loadflow enigszins geografisch kan worden gestuurd in percentages. We vinden dwarsregeling in het koppelnet, maar ook de toepassing in regionale netten neemt toe. De situatie in België is daarin een bijzonder geval.

Het hoogspanningsnet is een zogeheten complex bedreven, vermaasd, hiërarchisch getrapt net. (Duitzelt het je? Doe dan de St(r)oomcursus.) In zo’n net zal het lopend vermogen, met een net woord de load, vanaf opwekkers vanzelf de weg met de minste weerstand zoeken naar afnemers. Soms zijn opwek en verbruik ruimtelijk goed verspreid en zijn er vrijwel geen langeafstandstransporten.

Maar als de opwek grootschalig op een andere plek zit dan het verbruik kan de load in een kleiner of groter deel van het netwerk een netto geografische richting hebben. Men spreekt dan van loadflow. Bijvoorbeeld vanaf de kust richting het binnenland, of van Noord- naar Zuid-Europa.

Sluipwegen minder aantrekkelijk maken

Meestal is het een fijne eigenschap dat loadflow in een wisselstroomnet zelf zijn geografische weg zoekt. Geen ingewikkeld gedoe met sturing of moeilijk regelwerk, de natuurkunde gaat zijn gang wel en zal er telkens voor zorgen dat vermogen de weg van de minste weerstand volgt. Maar als die weg voor heel veel vermogen langs dezelfde verbinding loopt die toevallig een gunstig tracé heeft, dan wreekt het zich en kan de verbinding overbelast raken. Het is dan nodig om een deel van het vermogen vriendelijk te verzoeken een andere weg te nemen zonder de gehele verbinding af te sluiten. En dat kan ook daadwerkelijk, door middel van dwarsregeling. De apparaten waarmee dit wordt gedaan heet een phase shifter, een fasehoekverdraaier, of de meest populaire naam, een dwarsregelaar of dwarsregeltransformator.

Een dwarsregelaar is een transformator die (speciale uitzonderingen daargelaten) niet echt transformeert. De primaire en secundaire zijde hebben dezelfde spanning en hij kan binnen hetzelfde netvlak worden geplaatst. Het speciale zit hem erin dat de transformator telkens een beetje spanning van de ‘voorlopende’ fase bij mengt bij de volgende, waardoor de faseverschuiving tussen spanning en stroom (capacitief en reactief gedrag) iets kan worden gestuurd. Dat heeft gevolgen voor de complexe weerstand of de impedantie die elektriciteit ervaart. De lijnweerstand van een aangesloten circuit gaat er iets van omhoog, en daardoor wordt het circuit minder aantrekkelijk voor sluipverkeer. Zo voorkom je dat hij overbelast raakt, maar tegelijk blijft hij wel bruikbaar voor een deel van de loadflow.

Dwarsregelen in het Belgische 150 kV-net

In het koppelnet is toepassing van dwarsregelaars vooral bij interconnecties vrij gebruikelijk. Zo kunnen zogeheten loop flows (internationaal sluipverkeer) worden beperkt. In de onderliggende netten van 110 of 150 kV zijn ze zeldzaam. In Nederland en de meeste andere landen komt dat door het toepassen van netopeningen: men heeft de regionale netten dan verdeeld in deelnetten die niet te groot mogen zijn, en onderling zijn deze deelnetten niet verbonden omdat er netopeningen open staan. Zo wordt vermogen dat eigenlijk door het 380 kV-net moet lopen daar ook gehouden. België heeft dat echter niet: Elia werkt niet met deelnetten op 150 kV en men gaat er dus vanuit dat elektriciteit vanzelf voornamelijk 380 kV verkiest boven 150 kV. Door de lagere impedantie (complexe weerstand) van 380 kV-lijnen is dat doorgaans vanzelf voor het grootste deel zo.

Deze parallelle exploitatie van 380 kV en 150 kV is er in België al sinds de jaren 70 en heeft tot nu toe niet voor grote problemen gezorgd. Maar door de grote toename van windparken op zee begint dat te veranderen. In de omgeving van Zeebrugge/Oostende komt al snel een gigawatt energie aan land, op de piekmomenten is het bijna 2 GW. De 4 GW-hoogspanningslijn van Stevin naar Eeklo kan dit makkelijk aan, maar de spanning op de 150 kV stijgt door deze massale injectie ook een beetje. Dit zorgt voor te hoge stromen op de kabel Slijkens-Koksijde. Om dat te beperken heeft Elia onlangs een 150 kV dwarsregelaar in dienst genomen in Slijkens. Op die manier kan de kabel worden behoed voor overbelasting en toch in dienst blijven totdat Ventilus gereed is.

Er zijn inmiddels meer zulke situaties. Bij sterke windproductie worden de Belgische gascentrales logischerwijze uitgezet. Alleen bevinden de gascentrales zich gemiddeld oostelijker dan de windturbines. De drie verbindingen tussen het westen en het centrum van het land krijgen het stevig te verduren. Horta – Mercator (380 kV) kan wel wat hebben, maar Rodenhuize – Mercator 150 kV wordt stevig belast. Deze kan het nog net aan, al zal er in de toekomst ook een oplossing voor moeten komen middels een verplaatsbare netopening tussen Mercator en Rodenhuize in combinatie met een extra 380/150 transfo in Rodenhuize. De laatste oost-west lijn is Ruien-Beadour. Deze is zodanig overbelast dat in Chièvres een nieuwe dwarsregelaar moet worden opgenomen. Hier zou het toekomstige project Boucle du Hainaut op termijn soelaas moeten brengen.

De energietransitie van België heeft dus niet enkel invloed op het 380 kV-net, ook op 150 kV zijn er af en toe bijzondere ingrepen nodig om de boel draaiende te houden. Meer lezen? Werp dan eens een blik in het Elia Federaal Ontwikkelingsplan. Wil je meer inzicht in loadflow? Of wil je zelf eens spelen met verbindingen, capaciteiten en bedrijfsvoering? Probeer dan eens de Tennet Power Flow Simulator en verander je zolderkamer in het hart van de controlezaal.


Afbeeldingen
Header: een dronefoto van twee zware dwarsregelaars op Van Eyck, beeld door PJK. Artikel: schermafdruk van de Tennet Powerflow Simulator, waarin je zelf een eenvoudig net kan bouwen en ermee kan spelen – of je gooit de beuk erin en downloadt ons koppelnetmodel om ermee te stoeien. Onder: een 380/380 kV dwarsregeltransformator op Zandvliet, foto door Tom Börger.