GIS-leiding

Wanneer je een blanke geleider in een buis steekt en de tussenruimte met een sterk isolerend gas vult, heb je een GIS-leiding.

Luchtlijnen, blanke geleiders, hangen aan de hoogspanningsmasten in de atmosfeer. We zeggen meestal dat ze niet geïsoleerd zijn, maar dat zijn ze natuurlijk wel. Lucht zelf is een gasmengsel dat goede isolerende eigenschappen heeft. Maar er zijn ook gassen die nog veel beter isoleren dan lucht. Een blanke geleider kan je middenin een holle buis steken en wanneer je die vult met een beter isolerend gas dan lucht, kan je een hoogspanningskabel uitvoeren alsof het een pijpleiding is.

GIS-leidingen in bovengrondse opstelling op station Lillo. In de witte buizen zit een geleider omhuld door zwavelhexafluoride, een gas dat sterker isoleert dan lucht. Foto door Tom Börger.

We moeten een GIS-leiding niet verwarren met een UGD-of gasdrukpijpkabel. In een UGD-kabel wordt de isolatie verzorgd door oliegedrenkt papier en het gas in de buis eromheen dient alleen als drukmiddel, niet als elektrische isolatie. Bij een GIS-leiding bevindt de geleider zich als blank metaal in de pijp, rechtstreeks omhuld door isolerend gas.

Compactere installatie dan lucht

GIS staat normaal voor Gas Insulated Station (of Switch). Op de pagina over dit stationstype kan je uitgebreider informatie vinden. Voor hier is het van belang dat je er naast stations ook geleiders buiten de schakelinstallaties mee kan isoleren, zelfs tot buiten het gebouw in de buitenlucht. Zo ontstaat een wonderlijke hybride van luchtlijnen en kabels.

GIS-kabels of eigenlijk leidingen zien we in de vrije ruimte onder de wegen en weilanden bijna nooit. Het aanleggen van zo’n leiding is niet praktisch en wanneer er een lek in slaat heb je vrij snel een groot probleem. In tegenstelling tot een UGD-kabel zal een GIS-leiding bij het lek slaan van de gasbuis direct en met geweld kortsluiten met de grond. GIS-leidingen zien we meestal intern op trafostations, aansluitend aan GIS-schakelinstallaties. Of in centrales tussen de step-up transformators tussen generators en de schakeltuin. Het zijn dan geen flexibele leidingen maar harde kunststof buizen met hoekige knikken, soms op luchtfoto’s herkenbaar alsof het extra dikke rails zijn. Ze lopen meestal slechts korte stukjes tussen begin en eind, en bovengronds.

Het schakelgebouw van Lillo omvat een GIS-installatie en die heeft veel minder ruimte nodig dan een openluchtstation. Omdat de inkomende verbindingen openluchtlijnen zijn, moeten ze eerst wat compacter worden gemaakt om ze op het kleine gebouwtje te laten aansluiten. Daarvoor zijn de GIS-leidingen.

Het belangrijkste voordeel van zo’n GIS-leiding is dat je ze compact bij elkaar kan zetten en ook vlak over elkaar heen kan leiden. Voor 380 kV geldt dat je in atmosferische lucht met vocht, wind en meer ongemakken een halve meter tot een meter vonklengte kan trekken. Om problemen te vermijden moeten rails en geleiders voor deze spanning minstens een meter of vier uit elkaar blijven.

Dat gaat met vier of zes circuits op trafostations al snel in de papieren lopen als het allemaal een gebouw in moet worden geleid waar een GIS-schakelinstallatie staat. Het gebouw zou dan erg groot moeten worden. Door de GIS-leidingen vanaf de schakelinstallatie als het ware tot buiten het gebouw door te trekken is een compactere en goedkopere opbouw mogelijk. Bij grote installaties passeer je dan de offset van de kosten.

Broeikasgas from hell

Het gebruikte gas is meestal SF₆, zwavelhexafluoride. Het is een kleurloos, niet-giftig en niet-brandbaar gas dat bijzonder sterk isoleert. In plaats van met een paar meter lucht kan je met slechts twintig centimeter zwavelhexafluoride 380 kV isoleren. Zwavelhexafluoride heeft nog andere bijzondere eigenschappen. Zo is het zes keer zo dicht als atmosferische lucht. Daar kan je op het niveau van de labtafel grappige dingen mee doen, zoals een enorm diepe Darth Vader-stem maken, ballonnen als een baksteen naar de grond laten vallen of bootjes in een aquarium laten drijven op ‘niets’. Vervelender wordt het als je een gaslek vanuit je GIS-installatie hebt. Omdat het gas zo zwaar is zal het zich ophopen vlak boven de vloer en in de kabelkelder. Daar zal het de zuurstof verdringen. Omdat je het niet kan zien of ruiken is dat gevaarlijk voor monteurs: je longen en ademhaling voelen normaal, maar je krijgt geen zuurstof meer binnen.

Daarnaast is zwavelhexafluoride een broeikasgas – en geen klein beetje. Het is het sterkste broeikasgas dat we kennen en per eenheid is het 23.500 keer zo krachtig als koolzuurgas.

Dat betekent dat een kilo ontsnapt SF₆ (met het volume van een opblaasspeeltje voor op het strand) net zoveel effect heeft als twintig ton CO₂ in de atmosfeer. Heb je als netbeheerder een lek zwavelhexafluoride, dan is dat zo bizar krachtig dat het een merkbare deuk kan slaan in je jaarlijkse duurzaamheidsdoelen. De elektriciteitssector is verantwoordelijk voor ruim driekwart van de wereldwijde vraag naar zwavelhexafluoride en netbeheerders zijn vanwege verstikkingsgevaar en de  broeikaswerking aan strikte regulering gebonden voor toepassing. Filmpjes zoals ze op Youtube rondslingeren en waarin mensen grappige dingen uithalen met zwaveldioxide zijn zelden in Europa gemaakt, want door de immense broeikaswerking is het in Europa niet meer zo makkelijk om een gascilinder SF₆ te verkrijgen.

GIS-aansluiting in aanbouw. Vanaf de eindsluiters rechts in beeld gaan de geleiders via de witte buizen het schakelgebouw in. Binnenin de buizen is het fijn spul. In de buitenlucht is het het krachtigste broeikasgas dat we kennen. Foto door Bavo Lens.

Zowel voor GIS-schakelaars als GIS-leidingen wordt gezocht naar minder milieubelastende alternatieven. Vooralsnog valt het niet mee om iets te vinden dat bijna net zo goed isoleert, niet giftig of brandbaar is en minder broeikaswerking geeft. Het gas scherp in de gaten houden door de druk op de installatie te monitoren en het af te vangen wanneer de installatie tijdelijk of permanent leeg moet worden gemaakt is op dit moment de beste oplossing.