Klokgetallen

Met de klokgetallen worden de zogeheten faseposities in de ruimtelijke configuratie van het circuit weergegeven.

Wisselstroom met drie fasen heeft een bijzondere eigenschap. Wanneer je dwars op de richting kijkt naar de volgorde waarin de drie draden hun cyclus doorlopen, zie je dat er een schijnbaar draaiende beweging ontstaat. De oude naam voor driefasenwisselstroom is draaistroom, een naam die tot op de dag van vandaag voortleeft in het Duits als drehstrom. Het is van belang om de drie fasedraden uit elkaar te houden, want als je hun volgorde omwisselt kan je een kortsluiting maken.

Identificatie van de drie fasedraden gebeurt in de hoogspanningswereld met klokgetallen.

Klokgetallenbordjes (de gele stippelbordjes met de afkortingen) op het broekstuk. Aan de posities van de stippels kan je zien hoe het circuit ruimtelijk geconfigureerd is en wat de schijnbare draairichting is – en dat hoeft niet altijd met de richting van de klok mee te zijn. Foto door Hans Nienhuis.

Altijd vier getallen uit elkaar

Bij wisselstroom met drie fasedraden lopen de drie draden telkens éénderde op elkaar voor of achter in het doorlopen van hun cyclus. Wanneer we dit uit zouden tekenen in een hoogspanningslijn met donauconfiguratie en met een stip zouden weergeven wanneer welke fase de top van zijn cyclus bereikt zien we wat dit betekent.

   

De schijnbare rotatierichting (links) kan met een bordje worden weergegeven, maar pas op voor spiegeling als hij aan de andere zijde van de mast hangt. Grondkabels hebben alleen op de stations een bordje, doorgaans lijkend op de tweede van links.

De schijnbare draairichting van driefasenstroom wordt in één keer iets reëels wanneer je er een driefasige elektromotor op aansluit. Wanneer de volgorde en dus de schijnbare draairichting van de drie fasen wordt omgewisseld door twee draden van plek te laten wisselen, zal de motor ook echt letterlijk de verkeerde kant op gaan draaien.

Ook op de trafostations is bet belangrijk de verschillende fasedraden goed uit elkaar te houden. Iedere fase krijgt een getal toegekend tussen 1 en 12. Telkens liggen deze getallen precies 1/3e bij elkaar vandaan. En net zoals op een klok volgen ze op elkaar, altijd optellend. Zo kan de reeks 4, 8, 12 ontstaan, maar ook 2, 6, 10 of 1, 5, 9, afhankelijk van of er een fasehoekverschuiving is opgetreden (iets dat in sommige vermogenstransformators automatisch optreedt).

Klokgetal, configuratie en wisselmasten

Een klokgetalaanduiding geeft de ruimtelijke circuitvorm weer. Een driehoek is bijvoorbeeld een circuit in donauconfiguratie. Drie stippels naast elkaar is een vlakke configuratie. Recht boven elkaar? Een verticale mast of soms een tonmast. Helemaal exact is het niet: donaumasten met een rechthoekige driehoekvorm dragen ook gewoon een gelijkbenige driehoek. Zolang ondubbelzinnig duidelijk is welke fase met welk klokgetal op welke plek in de mast hangt is de aanduiding geslaagd. In het landelijk koppelnet van Nederland (220 en 380 kV) draagt in principe iedere mast een klokgetalbordje in dezelfde stijl. Waarom niet alleen op de stations, maar ook onderweg? Dat heeft te maken met wisselmasten. Na het fysiek wisselen van de positie van iedere fase (het doel van wisselmasten) blijven de stippels gelijk, maar komen de getallen op een andere plek. Bijvoorbeeld zo:

Na een wisselmast verspringt de positie van de klokgetallen. Hier zien we een wisselmast waarop het zwarte circuit (links) van fasepositie wisselt, terwijl het witte circuit (rechts) dat niet doet. Merk op dat de klokgetallen van het zwarte circuit als het ware 1/3e gedraaid zijn geraakt: 4 wordt 8, de 8 wordt 12 en de 12 is terug naar 4 gegaan.

Het klokgetal staat soms weergegeven op de randstaaf, maar vaker op zogeheten klokgetallenbordjes. Op de bordjes staat weergegeven welke kant de draaistroom op roteert, dwars op het mastbeeld gezien en beschouwd vanaf de zijde waar het bordje is opgehangen: doorgaans (maar niet altijd) de rechterpoot van de mast. Ook grondkabels hebben een klokgetal met bijbehorend bordje, maar die zijn alleen op de trafostations geplaatst.

Bij grondkabels liggen de drie draden soms naast elkaar, terwijl ze verderop in één kabel gevat zijn in een compacte driehoekvorm. Maar ook grondkabels hebben een begin en een uiteinde. Om na werkzaamheden of na verbouwingen op stations te voorkomen dat er een harde sluiting ontstaat omdat de verkeerde rail wordt aangesloten op de fase, worden ook de drie fasedraden van grondkabels gekend door middel van een klokgetal. Deze bordjes zijn uiteraard alleen op de stations te vinden, onderweg heeft het niet veel zin.

Bij parallel geschakelde circuits is het moeilijker om de klokgetallen correct aan te geven. Maar ook daar is een oplossing voor: het verticale streepje geeft aan dat de twee stippels fysiek verbonden fasedraden zijn. De configuratie laat zich raden: we zien hier een tweevlaksmast waarvan twee boven elkaar hangende circuits met elkaar zijn verbonden. Foto door Gerard Nachbar.

Middenspanning en fasehoekverdraaiing: getallen zijn beter

In het Nederlandse koppelnet is het bijzonder goed geregeld met klokgetalbordjes en zelfs de TAMS-afkorting van het circuit. Dat wordt anders wanneer we in de netten van 150 en 110 V kijken. Lang niet iedere mast draagt daar een klokgetallenbord. In België geldt hetzelfde, maar dan voor het hele net. In sommige gevallen zijn de klokgetallen dan maar uitgevoerd als een randstaafschildering. Ook tussen hoog-en middenspanning zijn er verschillen in hoe men met klokgetallen en circuitkleuren omgaat.

In de hoogspanningswereld is het standaard om een circuit een TAMS-afkorting en een circuitkleur te geven en de drie fasedraden een klokgetal. In de middenspanningswereld worden ook afkortingen gebruikt, maar de fasedraden worden er per stuk met een kleur aangeduid. Je hebt dus een rode, gele en blauwe fasedraad. Gelijke kleuren kan je binnen hetzelfde deelnet met elkaar verbinden, ongelijke kleuren niet.

Ook houdt het systeem voor middenspanning geen rekening met fasehoekverdraaiing. Voor de hardcore-mensen: als de koppelende trafo intern een ster-driehoeksopbouw heeft vindt er een fasehoekverdraaiing van dertig graden plaats tussen de primaire en secundaire zijde. Dat is inherent aan hoe het apparaat werkt. En dus zal een klokgetal 4-8-12 op de primaire zijde veranderen in 3-7-11 op de secundaire zijde. Dat is geen probleem zolang alle trafo’s die de HS/MS koppeling verzorgen dit maar op dezelfde wijze doen, Maar als er een andere transformatoropbouw bij komt of als er een overheveling nodig is van een MS-netdeel vanuit een ander HS/MS-blok, dan kunnen de fasen soms niet overeenkomen en liggen enorme compensatiestromen of zelfs kortsluitingen op de loer.

Het is van belang om naast de identificatie van de fasen zelf ook hun precieze klokgetal te kennen vanwege dit probleem met fasehoekverdraaiing. Het aanduidingssysteem in de hoogspanningswereld kan daarmee omgaan, maar het aanduidingssysteem in de middenspanning heeft er meer moeite mee.