Welkom op de knetterpagina. We krijgen veel vragen (en de netbeheerders waarschijnlijk nog veel meer) van mensen die onder een hoogspanningsmast doorfietsen, lopen of de hond uitlaten en dan allerlei geluiden horen. Wat is dat? Hoe komt het? En is er iets mis?

Om meteen maar met de mast in huis te vallen: nee, je hoeft je geen zorgen te maken. Er staat niks op het punt om kort te sluiten of in brand te vliegen en je wordt ook niet levend bestraald. Geknetter, gebrom, gesis en gezoem zijn een normaal verschijnsel voor bovengrondse hoogspanningslijnen, zeker bij zware lijnen tijdens vochtig weer.

Het geluid is een samenspel is van meerdere oorzaken die meestal tegelijk optreden. De verklaring voor wat je hoort is dus niet in één zinnetje te geven. Laten we eens kijken naar de verschillende redenen.

1. Gezoem: lekstroom over de isolators

De zoemende component van het geluid wordt grotendeels veroorzaakt door lekstroom. Dat klinkt op het eerste gezicht gevaarlijk, maar zoals we verderop zullen lezen valt dat wel mee.

Mast in de mist, mast gemist Hengelo Weideweg in de mist

Geknetter en gezoem? Geen zorgen. Dat soort geluiden zijn een normaal verschijnsel voor hoogspanningslijnen. Met name zware hoogspanningslijnen kunnen tijdens vochtig of mistig weer zoals hierboven knetteren, sissen en brommen dat het een lieve lust is. Foto's door Michel van Giersbergen.

Op een hoogspanningskabel staat een wisselspanning van tienduizenden tot honderdduizenden volts. Om de draad heen bevindt zich een elektrisch veld dat kwadratisch afneemt met de afstand. Elektrische velden hebben de neiging zich bij voorkeur vooral rondom en in scherpe punten op te houden. Bij schere metalen randen van de bevestiging van de draad onder de isolators neemt de veldsterkte met name bij zware lijnen genoeg toe om lucht te ioniseren. Bij vochtig weer (regen, motregen, mist), maar ook juist bij heel warm weer (dan kan de lucht meer vocht bevatten) kan de buitenzijde van de isolators vochtig of nat worden. Vervuiling door aanslag van roet, vuil en soms zeezout zorgt dat dit vochtige laagje een beetje geleidend raakt.

Glaskap-isolators van opzij gezien

Lekstroom kan optreden bij natte componenten. Dat is de reden waarom glaskap-isolators allemaal ribbels aan de onderkant hebben. De parapluvorm houdt de isolator zo droog mogelijk terwijl de ribbels de zogeheten kruiplengte zo lang mogelijk maken. (En soms vriest er eentje kapot. Dat is geen ramp: ook zonder de glazen kap blijft de isolator functioneren.) Foto door Michel van Giersbergen.

In het dunne laagje water, damp en druppeltjes op en rondom de isolators begint een klein beetje lekstroom doorheen begint te lopen. Deze lekstroom loopt vrijwel uitsluitend tussen de draden onderling en heeft weinig interesse in de aarde. Ook in de regen kan je gerust een hoogspanningsmast aanraken. Maar de waterdruppeltjes worden door de lopende stroom verhit, gaat koken en spatten uiteen. Dat veroorzaakt een zoemend geluid dat we vanaf de grond kunnen horen. Soms zelfs vrij luid. 

2. Geknetter: petsjes door deelontladingen

Een knetterende component van het geluid ontstaat ook bij droog weer. De oorzaak is dan iets anders dan water. Dit zijn zogeheten deelontladingen. Deelontladingen bevinden zich niet per se op de oppervlakte van de componenten zelf. Ze kunnen ook spontaan optreden in de lucht vlak rondom de hoogspanningskabel en de ophanging onder de isolatorkettingen, de plek waar de gradiënt in de elektrische veldsterkte het grootst is. 

Deelontladingen op 380 kV-fasedraad - beeld door Imbema BelgiumDeelontladingen in lucht rondom fasedraad - beeld door Imbema Belgium

Op deze bijzondere beelden (een filmpje en twee losse stills, beschikbaar gesteld door Imbema Belgium, waarvoor dank) zijn deelontladingen op een vervuild geraakte Belgische 380 kV-isolatorketting en in de lucht te zien. Het lijken gewone foto's, maar schijn bedriegt. Deelontladingen zijn niet met het blote oog zichtbaar en ook niet met een infraroodcamera omdat ze vrijwel geen hitte afgeven. Er is dus een speciale camera voor nodig om ze waar te nemen.

Een deelontlading is een soort plaatselijke doorslag van de lucht. Het meest zie je ze op en vlakbij plekken waar scherpe hoekjes aan de componenten zitten en de veldgradiënt (verandering van veldsterkte met de afstand) het grootste is. Maar het kan ook gewoon in de lucht zelf gebeuren wanneer zeer plaatselijk de doorslagspanning heel eventjes wordt overschreden. Deelontladingen zijn geen vonken: ze geven geen zichtbaar licht, genereren hoegenaamd geen warmte en zelfs met geavanceerde apparatuur zijn ze niet eenvoudig zichtbaar te maken. Maar ze horen gaat juist prima. Elk deelontladingkje geeft een klein knettertje ('pets!') en als het aantal deelontladingen groot is, groeien de losse knettertjes aan elkaar tot een knisperend geluid dat lijkt op het bakken van een ei. 

Men kan proberen om de knetters te verminderen door ervoor te zorgen dat de veldsterkte vlakbij scherpe hoekjes minder snel afneemt. Dit wordt gedaan door de componenten zo glad mogelijk te maken en door coronaringen toe te passen. Over coronaringen hebben we een aparte pagina.

3. Coronageluid: sissende elektrische velden

Weer een andere bron van geluid wordt wordt veroorzaakt door coronavorming. Bourgondisch aangelegde mensen zouden zich nu kunnen afvragen sinds wanneer men bier brouwt in hoogspanningsmasten, maar corona is ook de naam van een natuurkundig verschijnsel dat verwant is aan Sint Elmusvuur.

Corona op Russische 500 kV-lijn

Corona is zichtbaar als een lichtzwakke, groenblauwe of (bij camera-opnamen) eerder paarsige gloed om scherpe punten rondom hoogspanningscomponenten. Momenteel hebben we zelf (nog) geen goede foto weten te maken, daarom tot nader order deze afbeelding van Wikipedia.

In tegenstelling van wat veel mensen denken is elektriciteit geen harde keuze tussen isoleren of geleiden. Er is een middenweg, ionisatie geheten. Als ionisatie bij een gas optreedt gaat het gas elektriciteit geleiden, maar er vindt nog geen doorslag (vonkvorming) plaats. Eigenlijk kent iedereen het verschijnsel, want een fijne eigenschap van ionisatie is dat het zichtbaar licht geeft. Dat is nuttig aan te wenden: TL-buizen en neonreclames, maar ook natuurspektakel zoals poollicht berusten allemaal op het ioniseren van gasmoleculen waarna ze zichtbaar licht uit gaan zenden. 

Zoals we bij deelontladingen al zagen, elektrische velden zijn het sterkst vlakbij puntige objecten. Met coronaringen kan de gradiënt worden gereduceerd of in ieder geval worden verplaatst, maar corona is anders dan deelontladingen: coronaverschijnselen kunnen zelfs ontstaan op uiterst kleine uitsteekseltjes die onmogelijk te voorkomen zijn. Een vastgeplakte zandkorrels, een hobbelig oppervlak of een kras in een component is al genoeg. Het ioniseren van gas geeft een licht ruisend of sissend geluid. Maar in dat gas zelf bevinden zich ook waterdamp, waterdruppeltjes en vervuiling. Waterdruppeltjes worden gekookt en verdampen waardoor het sissen met name in vochtig weer extra luid wordt.  

Coronaringen beperken de ionisatie

Goed vormgegeven hoogspanningscomponenten hebben zo min mogelijk scherpe punten of randen: hoe mooier afgerond ze zijn, hoe minder plekken er zijn waarop de lading zich bij voorkeur ophoopt. Maar op sommige plekken kan het niet anders. Door coronaringen te plaatsen, wordt de gradiënt van het elektrisch veld binnenin de ring veel kleiner en is er minder ionisatie rond de koppen van de bouten. Foto door Bart Sondaar.

Ionisatie geeft licht, ook bij hoogspanningslijnen. Het aardige is nu dat je dat licht zonder apparatuur met je eigen ogen kan waarnemen. Woon je in een donker gebied met weinig straatlantaarns? En is er in de buurt een flinke, bij voorkeur coronaringloze hoogspanningslijn van 380 kV voorhanden? Laat je ogen dan wennen aan het donker en kijk omhoog op een duistere koude winteravond, bij voorkeur met mistig weer. De ionisatie ziet eruit als een vage, groenige gloed die om de onderkanten van de isolatorkettingen heen lijkt te zweven.

Ook fototoestellen kunnen het zien, hoewel we bij HoogspanningsNet de indruk hebben dat de CMOS-chip in het fototoestel het verschijnsel blauwer of zelfs paarser waarneemt dan mensenogen. Zie de foto van Wikipedia een stukje hogerop. 

4. Magnetostrictie: brom door materiaalvervorming

De laatste component van het geluid is een soort monotone brom: de typische 100 Hz-brom die transformators ook afgeven. Die wordt veroorzaakt doordat er wisselstroom op de draden staat. Zoals je kan lezen in deel drie van de Stroomcursus, wisselstroom verandert continu van richting en het elektrisch- en magnetisch veld rond de draad verandert mee. Honderd keer per seconde piekt deze, en honderd keer per seconde is hij nul. 

Transformatorbrom

De typische toon van trafobrom kan ook worden opgewekt door andere componenten die een klein beetje vervormen door de immense krachten van het elektrisch vermogen. Het is een galuid dat iedereen direct herkent die het ooit eens eerder heeft gehoord.

Elektriciteit heeft een zeer hoge energiedichtheid zodat er een enorm vermogen op een fasedraad kan staan. De ontwikkelde elektrische en magnetische velden in de draden en in de isolatorkettingen zijn eveneens aanzienlijk. Zo groot zelfs dat de componenten een klein beetje van vorm kunnen veranderen wanneer de richting van het veld omkeert. Bij grote transformators is dat een bekend verschijnsel: trafobrom is zelfs iets waamee men bij de bouw van stations rekening houdt. Bij de draden en isolators van een hoogspanningslijn ver bij de trafo vandaan treedt het veel minder op, maar soms is het toch een klein beetje te vernemen. Bij vochtig weer wordt de brom volledig overstemd door geknetter en gepets. Maar op kurkdroge winterdagen met vorstig weer is geknetter bijna afwezig en dan gaat de brom de boventoon voeren.

Kunnen we technische maatregelen nemen en stilte afdwingen?

Wat kan men doen om dit soort geluiden te verminderen? De netbeheerder neemt soms maatregelen zoals coronaringen, het wassen van isolators en ook kan men nog beter afgeronde componenten gebruiken, zoals hoogspanningskabels die aan de buitenzijde glad zijn afgewerkt.

ACCC HTLS-geleiders hebben een gladde buitenkant

Deze zogeheten ACCC HTLS-geleiders bestaan niet uit ronde staafjes geslagen aluminiumlegering, maar uit trapeziumvormige spiralen die tot een kabel worden gesmeed. De draad heeft een zeer glad oppervlak en veroorzaakt minder corona. Ook blijft vervuiling er minder makkelijk op zitten. Dit kan helpen in beperken van de geluidsproductie. Foto door Bavo Lens.

Lekstroom veroorzaakt bij iedere hoogspanningsmast telkens een klein beetje verlies van elektrisch vermogen en ook het geluid zelf kan (net als trafobrom) behoorlijk hinderlijk zijn voor wie er vlakbij woont. Aan de brom door materiaalvervorming is maar weinig te doen zolang we wisselstroom gebruiken. Maar tegen deelontladingen en coronavorming kunnen wel maatregelen genomen worden. Om te beginnen is er preventie: de onderdelen zodanig ontwerpen dat lekstroom minimaal is en coronavorming zo weinig mogelijk optreedt. De reeds meermalen eerder genoemde coronaringen in combinatie met gladde onderdelen en tijdig schoonmaken (in de buurt van de zee en bij industriegebieden) kan helpen. Maar volledige stilte afdwingen blijft een utopie, zeker bij zeer hoge spanningen.

Maar het gaat aardig luid tekeer. Is er dan nooit iets aan de hand? 

We hopen dat iedereen gerustgesteld is die zich afvraagt waar alle geluiden vandaan komen. In bijna alle gevallen is er niets aan de hand. Een kapotgevroren schotel van een glaskap-isolator is niet ernstig. Een krom hangende coronaring ook niet. Maar soms, héél soms, is er wel iets mis. Wanneer je gewoon tijdens daglicht zichtbare vonkvorming over de isolators ziet lopen is er iets niet pluis. Dat kan uitgroeien tot een volwaardige vlamboog. Die kan gevaarlijk zijn, schade veroorzaken aan de componenten en een stroomstoring veroorzaken.

Als je zeker weet dat je iets ziet dat werkelijk abnormaal is en dat het direct gevaar of problemen kan opleveren, doe dan het volgende:

  • ▫  Blijf uit de buurt van de hoogspanningsmast
  • ▫  Ga niet onder de draden staan
  • ▫  Lees een of twee masten verderop op het waarschuwingsbord het storingsnummer van de netbeheerder.
    ▫  In Nederland (Tennet) is dit het gratis nummer 0800-0230459.
    ▫  In België (Elia) is dit het nummer 0800-95062.
    ▫  Elia heeft ook een speciale webpagina voor dit soort gevallen, wanneer het urgent maar niet kritiek is.
  • ▫  Leg aan de telefoon de situatie uit
  • ▫  Of bel als alternatief de politie en leg hen de situatie uit

Wanneer er inderdaad iets mis is zal de netbeheerder je dankbaar zijn.