Oliedrukkabel

De oliedrukkabel is een variant van een massakabel die geschikt is voor hogere spanningen door de massa (de olie) onder druk te zetten.

Een oliedrukkabel is een doorontwikkeling van de massakabel met oliegedrenkt papier als isolatiemateriaal. Massakabels zijn goed geschikt voor middenspanningen, maar bij hogere spanningen ontstaan er problemen door de steeds dikkere isolatie. Holtes die ontstaan bij uitzetten en krimpen van de isolatie kunnen dan voor doorslag zorgen. De oliedrukkabel bood een antwoord op dit vraagstuk, waardoor gepantserd papier-lood ook bruikbaar werd voor hoogspanning boven 50 kV.

Ruim in zijn jasje

In een massabel zorgt de oliemassa voor een nauwkeurige opvulling van een isolerend medium rondom de geleider zodat er geen holtes ontstaan en de kabel niet kan degraderen door deelontladingen in holtes. Massakabels waren al vroeg betrouwbaar voor middenspanningen. Hoe hoger de spanning, hoe dikker de isolatie moet zijn en als de geleider warm wordt zet deze uit. Ook de olie zet uit zodat binnenin de kabelisolatie bij hogere spanningen en belastingen steeds meer ruimte voor expansie moet zijn. Tijdens het uitzetten gaat dat nog redelijk goed, maar de loodmantel buitenom de kabel krimpt niet mee terug als de kabel weer afkoelt. Een te ruim geworden loodmantel zorgt ervoor dat er opeens te weinig olie in de kabel zit, zodat er kleine holtes in de olie en in de papieren lamellen ontstaan. Deze holtes hebben nauwelijks elektrische weerstand. De isolatiewaarde van de kabel vermindert, waardoor er deelontladingen in de isolatie ontstaan waarvan de afbraakproducten de olie en het papier chemisch degraderen. Als dit te ver doorgroeit kan de kabel doorslaan.

Dit probleem was er niet alleen in Nederland. In Italië kwam fabrikant Pirelli met het idee om de kabel te vullen met veel dunnere olie die enigszins kan stromen (eigenlijk percoleren) door het papier heen. Daarmee kon de de expansie van de olie binnen de loodmantel worden verplaatst naar een externe plek buiten de kabel zelf. Rond dezelfde tijd kwam ook de Nederlandse fabrikant NKF met dit idee. Of en hoe het Italiaanse patent is omzeild is in nevelen gehuld.

In een oliedrukkabel wordt telkens na een zekere afstand een T-stuk op de kabel gezet waarin geen geleider omhoog komt, maar wel de olie die tussen het papier door percoleert zoals koffie door een filter. Vanuit zulke plekken is het met een expansievat mogelijk om de olie onder enige druk in de kabel te duwen, maar als de olie uitzet bij een warme kabel kan het terug het expansievat in zodat de loodmantel niet naar buiten wordt gedrukt. Zo wordt holtevorming voorkomen, ondanks dat de isolatiemantel veel dikker is dan bij middenspanningskabels.

In de decennia die volgden, tussen de jaren 30 en ongeveer de jaren 60, was de oliedrukkabel de standaard in kabelland voor midden- en hoogspanningen. Een goed aangelegde oliedrukkabel gaat lang mee en tot op de dag van vandaag zijn oliedrukkabels een gangbaar onderdeel van het hoogspanningsnet.

Concurrentie van UGD en XLPE

Oliedrukkabels vereisen drukhuisjes met expansievaten en een goede monitoring van de oliedruk. In de late jaren 60 verscheen een volgende doorontwikkeling, de UGD-kabel. Hierbij is de interne druk op de olie vervangen door externe gasdruk, door de hele kabel met mantel en wapening en al in een buis te stoppen en die af te vullen met stikstofgas onder druk. Zie de pagina over UGD-kabels voor meer details. De komst van UGD ging ten koste van verdere groei van de populatie oliedrukkabels. Vanaf de jaren 80 en vooral vanaf de jaren 90 kwam ook XLPE kijken, een harde kunststof waarmee een ‘droge’ kabel mogelijk werd. Nu had ook XLPE de nodige problemen in zijn vroege jaren en pas vanaf de jaren 90 werd XLPE de voorkeur boven UGD.

Toch is de rol van oliedrukkabels nog niet uitgespeeld.

Ten eerste was en is er het probleem van XLPE met gelijkstroom. Als er water bij de XLPE-mantel komt terwijl de geleider op gelijkstroom wordt bedreven, kunnen zich zogeheten waterbomen vormen in de kunststof waardoor degradatie en doorslag op de loer ligt. Voor gelijkstroomtoepassingen bleven massakabels en oliedrukkabels de toon aangeven. GPLK zien we tot op de dag van vandaag nog bij HVDC-kabels. De 580 kilometer lange NorNed-kabel (bouwjaar 2007) is ook een GPLK-kabel, ondanks zijn geringe leeftijd.

Een andere plek waar XLPE pas laat kwam kijken is een waterkruising. Reparatie van beschadigingen is bij waterkruisingen veel lastiger dan op land. Omdat een oliedrukkabel onder druk staat zal een kleine beschadiging er eerder voor zorgen dat olie de kabel uit wil in plaats van water de kabel in. Een UGD-kabel vereist een gietijzeren buis en de aanleg daarvan is onpraktisch onder diep water door. Oliedruk kan rechtstreeks in de grond worden gelegd en zeker vanaf een schip is het uitrollen van een oliedrukkabel die intern binnen zijn eigen mantel de drukproblemen het hoofd biedt aantrekkelijker dan een UGD-kabel met mantelbuis aanleggen.

Spanningsloos onder druk

Omdat oliedrukkabels (tja) onder druk staan en olie bevatten ligt er wel milieuverontreiniging op de loer als zo’n kabel beschadigd raakt. Bij een oliedrukkabel in actief gebruik merk je een beschadiging vrij vlot op: zelfs als er geen stroomstoring ontstaat zakt snel de druk en zal in de controlezaal iets op de beeldschermen gaan knipperen. Is de kabel afgeschakeld of verlaten, dan staat er weliswaar geen druk meer op, maar doordat de olie in de kabel zo vloeibaar van aard is kan zelfs een verlaten oliedrukkabel alsnog ongemerkt een olielekkage veroorzaken.

Om zo’n stiekeme verontreiniging te voorkomen worden verlaten oliedrukkabels soms fysiek weer uitgegraven. Een hele klus die niet altijd lonend is: in een drukke stadse omgeving vol andere infra is een kabel uitgraven een miljoenenklus met veel hinder. Op zulke plekken wordt ervoor gekozen om de kabel niet volledig te verlaten. Door de oliedruk erop te laten staan en die te monitoren is te zien of er ergens een lek is als de druk alsnog opeens zakt. Er kan dan op tijd worden gezocht en worden ingegrepen zodat een grotere verontreiniging kan worden voorkomen.