Bovengrondse verbinding

Een hoogspanningslijn of luchtlijn is een bovengrondse verbinding met masten en meestal blanke draden. De isolatie wordt verzorgd door de lucht zelf.

Hoogspanningslijnen zijn er in talloze soorten en maten. Hoe hoger de spanning of het transportvermogen van de verbinding, hoe vaker deze bovengronds is aangelegd met hoogspanningsmasten, blanke draden en hangende isolators. De meeste mensen hebben de indruk dat bovengrondse aanleg ouderwets is. Dat is niet altijd waar. Er zijn ook technische en praktische redenen waarom een bovengrondse verbinding de voorkeur kan hebben.

Klassieke hoogspanningslijn met vakwerkmasten, Zwolle – Hengelo 380 kV. De masten dragen twee circuits met een bedrijfsspanning van 380.000 volt. Foto door Michel van Giersbergen.

Hoogspanningslijnen met (voor hoogspanningsbegrippen) lage spanningen zoals 50 kV waren vroeger algemeen. Vanwege verbeterde kabeltechnieken en landschapsbezwaren worden zulke verbindingen tegenwoordig ondergronds gelegd in landen en gebieden waar de bodem makkelijk kabelaanleg toestaat. Ook in drukke gebieden, in steden, op plekken met akelig weer zoals ijzel en op industriecomplexen met brandbare stoffen of groot materieel wordt voor ondergrondse aanleg gekozen.

Voor hogere spanningen is het per land en per situatie verschillend. Wanneer de afstanden groot zijn en de spanning hoog moet worden opgedrukt om de transportverliezen te beperken heeft bovengrondse aanleg de voorkeur. Voor zeer grote vermogens en heel zware hoogspanningslijnen zijn er technische en strategische bezwaren tegen ondergrondse aanleg. De uiteindelijke keuze verschilt per plek, project en per beheerder.

Bovengronds is sneller gerepareerd

Men kan duidelijk zien waar een hoogspanningslijn staat. Dat is een nadeel als je niet van de aanblik houdt, maar strategisch is het een voordeel. Je ziet hem niet snel over het hoofd en als er wat aan de hand is kan je letterlijk wijzen naar de plek van het probleem. Ondanks dat er heel wat engineering in een hoogspanningslijn zit is het in essentie een eenvoudige installatie. Het is niets anders dan een rij masten die met heel gewone materialen in elkaar zitten: hoeklatten en bouten worden overal ter wereld gemaakt in alle soorten en maten en vereisen geen specialistisch fabricageproces. Ook blanke draden hebben geen moeilijke materialen nodig.

Noodreparatie aan een hoogspanningslijn. Met noodmasten is snel de stroomvoorziening te herstellen, zonder graafwerk of grondwaterbemaling. Foto door forumlid DVD.

Er komt geen hoogstaande techniek kijken bij een noodreparatie. Een defect of beschadiging is direct te zien en het is provisorisch te repareren met een paar noodmasten, wat draden uit de schuur van de netbeheerder en een team lijnwerkers, waarna binnen een paar uren of hoogstens een paar dagen de elektriciteit weer lopen kan, zodat de permanente reparatie in rust kan gebeuren. Een bovengrondse verbinding kan kapot, maar zal nooit lang kapot blijven. Met name voor zware verbindingen in het koppelnet is deze zogeheten reparatiezekerheid een strategische factor.

Bereikbaar voor onderhoud en aanpassing

Een hoogspanningslijn is makkelijk bereikbaar voor onderhoud en aanpassingen. De bouwwijze staat het toe om draden te vervangen en bij gebruik van vakwerkmasten ook om andere armen aan de masten te schroeven, of om een aftak, opstijgpunt of andere manier van afspanning van de draden toe te voegen. Vakwerkmasten zijn goed beklimbaar voor lijnwerkers. Mensen kunnen zich makkelijk vasthouden aan de latten en staven. Elk onderdeel is uitwisselbaar. Een hoogspanningslijn is gedurende zijn levensduur aan te passen aan verandering. Dit is met grondkabels niet mogelijk of veel moeilijker.

Het aanpassen van bovengrondse lijnen is relatief gemakkelijk. Ook kan je de draden verwisselen. Een hoogspanningslijn kan dus enigszins met de wereld mee veranderen.

Zelfherstellend vermogen, koeling en Dynamic Line Rating

Een ander voordeel is dat de draden worden geïsoleerd door lucht, en die wordt continu ververst. Wanneer er kortsluiting ontstaat door blikseminslag, dooft de bliksem uit en waait de hete geïoniseerde lucht weg. Koude lucht neemt zijn plek in zodat het bliksemkanaal al spoedig weer begint te isoleren. Zo is lucht zelfherstellend als isolatiemedium. Bij een kortsluiting volstaat het in veel gevallen om het circuit automatisch af te schakelen, een paar tellen te wachten en dan de lijn weer in te schakelen. Een luchtlijn is daardoor vrij robuust als netcomponent.

Als de hoogspanningslijn zwaar wordt belast worden de draden warm. De lucht rondom de draden wordt ook verwarmd en stijgt op, zodat verse koelere lucht de plek inneemt en de draden koeler blijven. Dat gaat extra goed als het waait. In de winter, als de vrieskou boosaardig door de draden fluit, kan men zelfs daadwerkelijk meer elektriciteit door de draden sturen dan op zomerdagen, waardoor de bovenste transportlimiet van een hoogspanningslijn dynamisch is: je kan er meer uit halen door met het weer rekening te houden. Dit zogeheten Dynamic Line Rating wordt tegenwoordig steeds vaker toegepast. Dat werkt mooi als het hard waait en er veel windstroom in het hoogspanningsnet zit.

Een hoogspanningslijn kan ook met buis-  of kokermasten worden uitgevoerd. Voor kleinere verbindingen zijn deze concurrerend met vakwerkmasten. Voor zwaardere hoogspanningslijnen zijn ze minder efficiënt. Foto door Ruben Schots.

Beperkte netverliezen

Een hoogspanningslijn isoleert zijn draden door lucht en door afstand. Daardoor bevinden de draden zich op vrij grote afstand van elkaar in een ‘dun’ medium. Lucht is nauwelijks gevoelig voor ingewikkelde elektrische effecten zoals reactief gedrag. Je kan zogezegd moeilijk magneetvelden opslaan in lucht als materiaal. De draden en de lucht reageren amper op elkaar en de elektriciteit (wisselstroom) ervaart in een luchtlijn minder hinder van de omgeving dan in een grondkabel. Ook de draden onderling hinderen elkaar minder dan bij grondkabels omdat ze soms wel tien meter bij elkaar vandaan hangen. Bij wisselstroom heeft een bovengrondse lijn minder transportverlies dan een grondkabel. Dit is bij zware verbindingen extra van belang omdat sommige van deze hinderposten kwadratisch toenemen met een hogere spanning.

In het menu bovenin kan je groepen subpagina’s vinden met informatie over alle componenten en onderdelen, de bouw- en aanleg, de draden en hoe je de borden en codes op de masten kan lezen. Je zal zien dat een hoogspanningslijn eenvoudig is, maar dat er toch goed over alles is nagedacht.