Voor het niveau tussen 25 kV en 3 kV wordt de weinig fantasievolle term middenspanning gebruikt. Het is geen hoogspanning maar ook geen laagspanning. Toch zijn dit de meest uitgebreide netten van het hele elektriciteitsnet.

Middenspanning is een verzamelnaam voor de spanningsniveaus die de link vormen tussen hoog- en tussenspanning enerzijds en het laagspanningsnet anderzijds. Het is het meest uitgebreide net of spanningsvlak van het hele elektriciteitsnet. Er zijn vele honderden koppelpunten met hoog- en tussenspanning, er zijn vele duizenden trafo- en schakelhuisjes en in totaal is er meer dan 100.000 kilometer middenspanningslijn- en kabel in de Nederlandse en Belgische berm.

Net als hoogspanning heeft ook de middenspanning niet overal dezelfde spanning. Door technische, historische of financiële redenen en soms zelfs simpelweg botsende ego's bij verschillende voormalige elektriciteitsbedrijven kan je middenspanning in Nederland en België in wel tien verschillende spanningen aantreffen: het ene gebied voert 25 kV, een ander doet het op 20, 13 of 12 kV, Haarlem is een enclave van 6 kV en in het noordoosten van het land is ook nog 3 kV te vinden. Eigenlijk is er in Nederland maar één middenspanning die het heeft geschopt tot een min of meer landelijke dekking (en dus veruit het grootste areaal) en dat is 10 kV. In België is zelfs dat niet gelukt en is het altijd weer een ontdekkingsreis om te zien wat een trafostation precies voor spanning voert. Op de netkaart worden per trafostation netjes de middenspanningen aangegeven, maar voor wie te lui is om zelf de ontdekkingsreis aan te gaan (wat overigens eeuwig zonde is) biedt de onderstaande tabel een overzicht van de belangrijkste toepassingsgebieden.

Overzicht van middenspanningen en hun toepassingsplekken in Nederland en België

Nederland: alles ligt in de grond

Wie in Nederland een blik wil werpen op middenspanning zal beteuterd op zijn neus kijken. Buiten enkele bovengrondse rails op de trafostations en één enkele Duitse 10 kV middenspanningslijn die bij Elten (Achterhoek) een klein stukje over Nederlands grondgebied loopt om een omweg af te snijden, is in Nederland in het geheel geen bovengrondse middenspanning te vinden. De bodemgesteldheid is geschikt voor het leggen van kabels en voor spanningen in de orde tot 25 kV is kabeltechniek zeer geschikt en ook al zeer oud. Het is dus niet zo dat er vroeger enorme MS-netten bovengronds hebben gestaan. Rond 1920 was er een paar duizend kilometer middenspanningsnet en in afgelegen gebieden stonden die vaak op houten palen, maar reeds tijdens het verschijnen van deze netten was het ook gangbaar om ze als grondkabels uit te voeren. Langzaam maar zeker groeide dat steeds verder uit tot de standaard. Bij vervangingsprojecten of verzwaringen was de nieuwe verbinding telkens een grondkabel en op die manier verdween het middenspanningsnet uiteindelijk geheel ondergronds, zelfs nog voordat het groot had kunnen worden. Oude foto's met houten palen betreffen in Nederland dan ook bijna altijd laagspanning (zie die pagina) en op plekken in Nederland waar tot op de dag van vandaag bovengrondse netten staan is het ook uitsluitend laagspanning van 400 volt.

België: steeds meer ondergronds, maar afhankelijk van de omgeving

Ook in België is middenspanning in Vlaanderen een voornamelijk ondergrondse aangelegenheid, maar niet altijd en overal. In sommige gebieden staan de verbindingen bovengronds op betonnen of houten palen. Er lijkt niet echt een logica te zitten achter of je het in Vlaanderen bovengronds of ondergronds aantreft, maar er is wel een verschuiving gaande richting steeds meer verkabeling. Daar is niet direct een technische reden voor (behalve misschien een kleinere kans op schade door omvallende bomen of overlast in verstedelijkte gebieden), maar de teneur in de samenleving is nu eenmaal dat men liever geen bovengrondse draden wil zien zodat de aanleg of vernieuwing van een bovengrondse lijn tegenwoordig uitdraait op protesten en omslachtige vergunningen. Ook dit is een belangrijke motivatie voor netbeheerders om dan maar een grondkabel te kiezen.

In de Ardennen zien we de middenspanning juist vaak bovengronds. In rotsachtige gebieden is verkabeling niet eenvoudig, te kwetsbaar (lange reparatietijden, gevoelig voor aardverschuivingen) of simpelweg veel te duur. Daar past men bij voorkeur bovengrondse verbindingen toe, meestal op betonnen palen.

Trafo- en schakelhuisjes

Door de uitgebreidheid van middenspanning zien we overal stroomhuisjes (met een mooi woord netstations) waar schakelapparatuur of transformators staan om verschillende middenspanningen te koppelen of om er laagspanning van te maken. En andersom natuurlijk, als je een gebied hebt waar zoveel productie is dat er netto aan het net geleverd wordt. Trafohuisjes heb je in soorten en maten en hun bouw en type kan voor de kenner in een oogopslag verraden hoe oud het huisje is, wie hem heeft neergezet en wat voor vermogen er ongeveer op de trafo kan staan.

 

(foto's van meerdere trafohuisjes)

Een aparte categorie wordt gevormd door zogeheten trafotorens. Dit is een variant op het trafohuisje die zich kenmerkt door de vorm van een toren, net zo hoog als de bovenzijde van de bovengrondse middenspanningslijnen. Deze zijn dan ook op volle hoogte aan het gebouwtje verbonden en worden via een geveldoorvoer naar binnen geleid. Zo kan de schakelinstallatie beschermd voor weer en wind worden geplaatst. Maar omdat de MS/LS transformator een behoorlijk zwaar en lomp ding is, liet men die doorgaans gewoon op de grond staan, onderin de voet van het torentje. De laagspanningsinstallatie zat dan naast de trafo en de afgaande laagspanningskabels gingen terug omhoog het torentje in, of ondergronds ervandaan door gaten in het fundament heen.

Trafotorens zijn in Nederland nooit echt doorgebroken omdat het MS-net van begin af aan reeds een sterke tendens had om zich in de grond te verstoppen. Heel soms staat er nog een overgebleven exemplaar die bovengronds niet meer aangesloten is, zoals in Zeist aan de Driebergseweg. Maar in bijvoorbeeld Duitsland en Denemarken zijn ze tot op de dag van vandaag in gebruik en er staan er vele duizenden in soorten, maten en bouwstijlen. Van antieke, monumentale exemplaren met prachtige versieringen, tot pragmatische kille maar uiterst functionele betonnen exemplaren van vandaag de dag. Sterker nog, het zijn er zoveel dat je er prima een aparte website over kan volschrijven. Dat is ook precies wat de collega-hobbyisten van het Duitse Trafographie (trafoturm.de) hebben gedaan. Een aarader voor iedereen die eens wil kijken naar een bijzonder stukje nethistorie.

Bewezen degelijkheid en veel standaardoplossingen

Aan de ene kant zijn de netbeheerders zeer vooruitstrevend bezig met zelfdetectie van storingen, hele modellen voor asset management en vervangingsprojecten, computerberekeningen voor de loadflow en zelfs het zó slim maken van het stroomnet dat het zichzelf straks nog gaat afvragen of het maar eens in bitcoins moet gaan beleggen. Maar aan de andere kant neigt men sterk naar het vertrouwen op bewezen technieken. Een aanzienlijk deel van de apparatuur in middenspanningshuisjes is relatief oud. Schakelaars dragen nog namen uit lang vervlogen tijden: COQ, Hazemeyer en Magnefix zijn nog altijd net zulke gevleugelde namen als ABB, Eaton en Siemens. En hoewel de netbeheerders wel degelijk in de gaten houden of een installatie aan vervanging toe is, wordt dat meestal pas gedaan wanneer het echt zover is en niet eerder. Zodoende kan een middenspanningshuisje met prachtig gemetselde gevel ook aan de binnenkant nog gewoon de apparatuur bevatten die er reeds in de late jaren 40 in is gezet.

Een ander kenmerk van MS is dat het sterker is gestandaardiseerd dan hoogspanning. Waar een hoogspanningsstation meestal maatwerk is en per exemplaar wordt ontworpen en doorberekend, zien we bij middenspanning dat men vaak kiest voor standaardoplossingen. Een goed voorbeeld daarvan is te zien aan de vermogens van de MS/LS transformators die worden toegepast. Die zijn er voor 10 kV vrijwel uitsluitend in de formaten 400, 630, 800, 1200 en 2000 kVa. Wie wat anders wil, zal goed moeten zoeken. Voordeel daarvan is dat het formaat van de moderne trafohuisjes kan worden aangepast op de trafo, zodat er efficiënt gebruik kan worden gemaakt van weinig ruimte.

Middenspanning in de toekomst: van distributie naar transport

Het hoogspanningsnet is reeds van begin af aan ontworpen om zonder richting te kunnen werken: elektriciteit kan alle kanten op. Vermogen (de loadflow) kan zich vrijelijk door het hoogspanningsnet bewegen tussen plekken met productie en plekken met consumptie. Die richting kan per dag wisselen, afhankelijk van of het waait, of het vriest of dat er verbindingen en stations los zijn geschakeld voor onderhoud of reconstructie. Maar bij middenspanning is dat anders. Middenspanningsnetten zijn gebouwd in een tijd waarin decentrale opwek nog niet bestond en ze zijn daardoor zuiver

Een voorbeeld van een dergelijk probleem is zogeheten verblinding van beveiligingen. Als er in een MS-deelnet een kortsluiting ontstaat terwijl er binnen dat net ook (decentrale) productie aanwezig is, dragen deze generatoren bij aan de kortsluitstroom. Correcte detectie van de kortsluiting wordt dan ingewikkelder en soms wordt dan de verkeerde beveiliging aangesproken (of erger, de beveiliging wordt helemaal niet aangesproken). Dit kan natuurlijk niet de bedoeling zijn, dus voor dit soort problemen moeten technische oplossingen worden gevonden en geïmplementeerd.

Netbeheerders zien heel goed dat een correct functionerend MS-net de sleutel vormt in een elektriciteitsnet waarin iedere aangeslotene afwisselend producent en consument is. Nieuwe netstructuren zijn nodig. Liander experimenteert met 20 kV-ringnetten waarop 10 kV-strengen worden aangesloten en wil op termijn 50 kV zoveel mogelijk verlaten. Stedin is daar wat minder van onder de indruk en handhaaft 50 kV, maar zet in de 13- en 10 kV-netten eerder in op zelfherstellende netten bij storingen, iets dat futuristisch klinkt maar inmiddels reeds operationeel in dienst is. En alle netbeheerders hebben gemeen dat ze zich afvragen hoeveel verzwaringen er in de MS-netten nodig zijn als de maatschappij van het gas af wil, warmtepomp na warmtepomp installeert en uiteindelijk ook de auto elektrisch wil hebben. Eén ding is zeker: als je een spannend werkgebied met tientallen jaren baangarantie wil, ga de middenspanning in en je zit gebakken.