Hoe indrukwekkend ze ook zijn, zelfs verbindingen van 380 kV zijn soms te krap. Als dat structureel is moet de capaciteit van de circuits worden vergroot, zoals bij Ens – Lelystad 380. Wat doe je als de masten het niet toelaten om meer of zwaardere draden in te hijsen? Het antwoord heet HTLS.
Zelfs in het 380 kV-net met zijn grote zware draden en masten komt het nu en dan voor dat een verbinding te weinig transportruimte biedt. De meeste 380 kV-verbindingen zijn in de jaren 70 en 80 gebouwd en ze hebben meestal fasedraden met driebundels ACSR 37/423-geleiders. Ze zijn berekend op 2500 A (1645 MVA) of soms 3000 A (1975 MVA) en de draden mogen maximaal 90ºC worden. Boven die temperatuur ontstaan problemen met de zeeg, met verschillen in uitzetting van de stalen kern en de aluminium mantel en met het smeervet tegen roest waarmee de stalen kern is omhuld. 
Nieuwe ontwikkelingen zoals dynamic rating (simpelweg het meenemen van de invloed van het weer op de draadtemperatuur) laten het toe om bij koud weer met wind de lijn dynamisch te overbelasten. Maar dat is niet altijd mogelijk. Verzwaring met nieuwe draden is dan noodzakelijk.
Van driebundel naar vierbundel geeft problemen
De situatie in Ens – Lelystad 380 is precies zoals bovenstaand. Deze verbinding uit de jaren 70 moet van 2,5 kA naar 4 kA worden gebracht. Het meest voor de hand in deze situatie ligt sinds begin jaren 90 in het vervangen van de bestaande driebundels ACSR-draden door vierbundels AMS-620. Dat is een populaire modernere geleider die gemaakt is van materiaal dat dicht familie is van duraluminium, een legering van aluminium, magnesium en silicium waar men ook vliegtuigen van maakt. Het is een sterke draad die voor dezelfde doorsnede per meter iets lichter is dan de bestaande ACSR. Maar ja, we willen meer capaciteit, dus er is een vierde geleider nodig in iedere fasedraad. Per saldo neemt dan alsnog het gewicht toe. Daar komt bij dat vierbundels ook meer wind vangen en een kwart meer oppervlak bieden om plaksneeuw en ijzel op te pikken wanneer het weer eens graftakkeweer is.
Bij een nieuwe hoogspanningslijn is dat geen punt. Dan ontwerp je van meet af aan de masten gewoon wat zwaarder en sterker zodat ze fluitend (nou ja, joelend bij storm) die vierbundels AMS-620 dragen. Bij bestaande hoogspanningslijnen die geoptimaliseerd zijn op het gewicht van driebundels ACSR ligt het anders. De uitnuttingsfactor van de masten moet dan worden verhoogd. Daar komt bij dat de normen ook nog strenger zijn geworden. Soms is er wat bescheiden gewicht te winnen met kunststof isolators, maar meestal zullen bepaalde delen van de masten versterkt moeten worden. Uitwisseling van platen en staven, soms moet het fundament worden aangepakt, en in het ergste geval moeten hele masten worden vervangen. Daar zit men op de Berg niet op te wachten.
High Temperature Low Sag
Dit probleem is verre van uniek. Overal in Europa en ook elders op de wereld is retrofitting van hoogspanningslijnen met nieuwe draden een gangbare praktijk zodat er veel vaker soortgelijke kwesties spelen. Draadfabrikanten hebben dat ook in de gaten en sinds de eeuwwisseling is er een nieuw gereedschap bij gekomen in de toolbox van de netbeheerders: HTLS-geleiders, ofwel high temperature low sag.
Deze draden hebben geen stalen kern meer, maar er zit een carbonvezelen kern in. Die is even sterk als staal, maar hij weegt beduidend minder. Het scheelt dus in draadgewicht per meter. Maar dat is niet waar het werkelijk om gaat. Het mooie van HTLS is dat de carbonvezelen kern nauwelijks tot vrijwel niet uitzet als hij heet wordt. Dat betekent dat deze draad veel heter mag aanlopen dan een gangbare ACSR of een AMS. HTLS-draden zijn er in verschillende types en de meesten mogen wel tot 200ºC gaan, een enkel extra fancy type zelfs tot 240ºC. Daardoor kan er veel meer stroomsterkte (echte ampères) doorheen zonder dat men een dikkere draad nodig heeft. Dat scheelt dus nog eens extra gewicht en het voorkomt op voorhand dat de draad zoveel uitzet dat hij lager bij de grond komt te hangen dan is toegestaan. Zo lost een HTLS-geleider twee problemen tegelijk op.
Warmer is meer weerstand
HTLS klinkt alsof het gemaakt is voor retrofit-projecten (en sec gezien is dat natuurlijk ook in belangrijke mate zo). Maar het zal ook eens niet zo zijn, ook HTLS komt met een prijs. Ten eerste letterlijk, want ze zijn per meter een stuk duurder dan AMS of laat staan ASCR. Een ander probleem is dat ze door de lijnwerkers anders (voorzichtiger) moeten worden behandeld. Bij montage mag de carbonvezelen kern niet in een te strakke bocht komen, ook niet in de draagklemmen of in de remtrommelwagens bij het inlieren. Haspels met HTLS-draden moeten een grotere bochtstraal in de spoel hebben zodat er minder geleider op een haspel kan en je uiteindelijk dus vaker persmoffen nodig hebt om de kortere stukken door te verbinden, of je moet grotere haspels aanvoeren waardoor convoi exceptionnels nodig zijn.
Een ander nadeel is er in de operationele fase. Hogetemperatuurgeleiders worden binnen de sector stiekem ook wel hogeverliesgeleiders genoemd. Hoe chic ze ook zijn, ook HTLS moet zich houden aan natuurwetten en de weerstand van het geleidende materiaal om de carbonkern heen neemt toe als ze warm worden. En HTLS mag (tja) heel warm worden. Bij een flinke belasting kent een verbinding met HTLS-draden een aanmerkelijk hoger transportverlies dan een vergelijkbare hoogspanningslijn die met AMS-draden is uitgerust.
Alles afwegend
Netbeheer en netstrategie is telkens balanceren tussen verschillende belangen. Voor het project Ens – Lelystad is de toepassing van HTLS-draden op te vatten als een noodzakelijk kwaad. Het vergroot de windvang niet, de bestaande masten kunnen gehandhaafd blijven en de transmissiecapaciteit neemt toe tot de gewenste 4 kA. Door ook de glaskapisolators te vervangen door lichtere kunststof isolators wordt nog een paar honderd kilo gewonnen, waardoor wellicht nog juist een iets dikker HTLS-type kan worden toegepast zodat ze ietsje koeler blijven.
HTLS zoals in deze lijn zullen we zeker vaker gaan zien in de toekomst, maar het is nog geen no-brainer om standaard voor HTLS te kiezen. Per netverzwaring zal maatwerk worden gebruikt en er zal telkens worden gekeken of de masten het aan kunnen om AMS te dragen en of de doorhang niet te groot zou worden. Lukt het niet met AMS, dan wordt HTLS gekozen en wordt de meerprijs en het hogere netverlies betaald als prijs voor het handhaven van de bestaande masten en een snellere, goedkopere ombouwoperatie.
Afbeeldingen
Header: nieuwe draden worden ingelierd in Ens – Lely 380 kV, foto door Gerard Nachbar. Artikel: nog een blik op de nieuwe draden, ook zichtbaar zijn de dunnere en veel lichtere composietisolators. Foto door Tom Börger. Onder: HTLS-draden van heel dichtbij. Het zijn chique draden met een glad afgewerkte buitenzijde, maar ze mogen niet te strak op de haspel. Foto door Bavo Lens.
