Afhangmethode
Hangende isolatortypes kunnen op heel wat verschillende manieren aan de masten hangen. Al die afhangmethodes hebben verschillende eigenschappen.
Meestal zie je een enkelvoudig uitgevoerde rij isolators recht omlaag hangen en de draad verticaal dragen. Soms is deze rij dubbel uitgevoerd. Bij kunststof isolators is dat zelfs meestal zo. Bij hoek- en afspanmasten hangen isolators schuin opzij. Soms zitten ze in een omgekeerde V-vorm aan de traversen vast. Hoe nauwkeuriger we kijken, hoe meer manieren er lijken te zijn om de draden aan de masten te hangen.
Het is één mast, maar de draden hangen er op drie verschillende manieren aan. Handig voor ons hier als demo, maar in het veld is het nogal rommelig. Foto door Michel van Giersbergen.
Er zijn gebruiken en voorschriften voor wanneer bepaalde vormen van bevestiging nodig zijn. Die gaan verder dan alleen de NEN-50341-1 of een IEC-norm. Ook het mastmodel, empirische bevindingen (net woord voor ervaringsinzichten) en een vaste set gebruiksregels die per netbeheerder kunnen verschillen zijn van belang. Wat niet verschilt is de nomenclatuur en de grafische code die op netkaarten, mastbeelden en spanveldschema’s kan worden gebruikt om aan te geven welke manier er is toegepast. Compleet met een eigen set symbolen.
Stukje van een spanveldenschema met symbologie voor de afhangmethode. Lijnwerkers en ingenieurs kunnen dit net zo vlot lezen als emoticons.
Enkele ketting recht omlaag
Deze manier tref je aan bij de meeste masten. De isolatorkettingen zijn enkelvoudig uitgevoerd en ze hangen recht omlaag, of als het waait, schuin omlaag. Deze manier van ophangen is vaak de beste oplossing. Een enkelvoudige rij is goedkoop, simpel, relatief licht en het lijkt mooi open, en er is nog een voordeel. Een enkelvoudige isolator recht omlaag geeft de draad bewegingsvrijheid in twee richtingen (in het lang en opzij) zodat er marge ontstaat waardoor krachten en bewegingen een beetje gedempt worden in plaats van dat ze rechtstreeks op de mast inwerken. De draad mág een beetje zwaaien, buigen, dansen zelfs. De isolatorketting reageert erop door zijwaarts te bewegen en door zijn zwaarte zal hij de draad met zachte dwang terug naar zijn originele positie willen trekken.
Deze Belgische dubbelvlagmasten hebben een enkelvoudig uitgevoerde isolatorketting die recht omlaag hangt. Goedkoop, elegant, en technisch fijn vanwege de vrijheidsgraad van de draad. Foto door Michel van Giersbergen.
Dubbele ketting recht omlaag
Wie bij snelwegen, spoorlijnen en kleine kanalen omhoog kijk naar een kruisende hoogspanningslijn ziet soms deze manier van bevestiging. Glaskapisolators zijn behoorlijk sterk en het komt hoegenaamd nooit voor dat een isolatorketting het begeeft, maar men wil de kans op zoiets zo klein mogelijk houden. Ook wanneer er iets tegen de draden aanvaart of rijdt mag de draad nog steeds niet zomaar losbreken. Een dubbele ketting, parallel naast elkaar, verkleint het risico op breuk van de isolatorketting tot vrijwel nul want wanneer er toch eentje breekt, dan nog is de andere sterk genoeg om het volledig gewicht van de draad en de los bungelende ketting te blijven dragen.
Twee kettingen die parallel hangen hebben verder dezelfde eigenschap als een enkel exemplaar: de draad kan nog steeds in het lang en opzij bewegen zodat de vrijheidsgraad van de draad niet verandert. Wel kunnen dubbele kettingen recht omlaag op twee manieren worden toegepast: naast elkaar in de breedte of in de lengte. Het maakt weinig uit qua eigenschappen, maar wel in hoe het eruitziet (naast elkaar valt meer op dan achter elkaar, maar vanaf welke plek kijk je?) en hoe het aan de traverse moet worden bevestigd.
Dubbele, recht omlaag hangende isolatorkettingen naast elkaar en achter elkaar, in beide gevallen in de Gelderse Vallei. Foto’s door Ruben Schots.
Halfverankering
Hoe groter de overspanning en hoe zwaarder de draad, hoe groter de kracht van de wind op de draad wordt en hoe groter de klap door de ketting en de traverse wordt wanneer een draad gaat dansen. Of, wanneer een draad breekt, hoe groter de kracht als daarna beide uiteinden uit elkaar schieten en door het gewicht van de twee opeenvolgende spanvelden een flinke ruk aan de isolatorkettingen geven. Daar komt nog bij dat de twee intacte spanvelden extra diep zullen gaan doorhangen doordat een enkelvoudige ketting dan schuin komt te staan en zomaar het effect van een paar meter extra draadlengte geeft. Om al dit soort problemen te beperken kan men zogeheten halfverankering toepassen. De openingshoek is meestal 60 tot 90 graden.
Halfverankering beperkt de bewegingsvrijheid in de lengterichting, maar niet in de breedte (de zwaai): als het ware wordt de draad half verankerd. Wanneer een hoogspanningslijn een rivier kruist of over een ander kwetsbaar object heen loopt zie je dit vaak. Zodra je aan de draad trekt, komt een van de isolatorkettingen al heel snel strak te staan. De draad kan dan niet nog verder worden aangetrokken, zodat het risico op kortsluiting tegen de traverserand verdwijnt. Ook bij lijnen met kunststof-isolators worden de kabels vaak in halfverankering opgehangen, maar hier is dat gedaan om de (niet flexibele) kunststof-isolators te ontzien van krachten in twee richtingen. Kunststof isolators kunnen niet buigen bij een drukkracht zoals glaskappen dat wel kunnen.
Halfverankering fixeert de draden min of meer in de lengterichting, maar zijwaarts kan de draad nog gewoon zwaaien. Verder heeft halfverankering de eigenschap dat het opvallend vaak ‘goed valt’ in het mast- en lijnbeeld.
Afspanning of verankering
Bij volledige verankering worden meestal dubbele isolatorkettingen naast elkaar gebruikt. Nu zijn ze aan de traverserand afgespannen en staan ze strakker dan bij halfverankering, de openingshoek is veel wijder dan 90 graden en volgt zelfs bijna de richting van de draad. Ook zien we bij volwaardige verankering een zogeheten bretel lopen, een soort boogje onder de traverse door om beide draden elektrisch te verbinden. Volledige verankering fixeert de draad in alle richtingen: zijwaartse beweging en beweging in de lengterichting is niet meer mogelijk. Om te voorkomen dat het bretelletje gaat zwaaien is daar soms een extra V-vormige isolator in aangebracht.
Vier isolatorkettingen van de volledige lengte levert nogal wat extra gewicht op, maar omdat hoek- en afspanmasten sowieso zwaarder gebouwd zijn hoeft dat geen probleem te zijn. Tevens kan met afspanning een verschil in trekkracht aan beide zijden van de traverse worden aangebracht.
Afspanning zit aan de traverserand bevestigd. In sommige gevallen, zoals deze verbinding bij Bleiswijk, hangen er zelfs drie kettingen naast elkaar. Foto’s door Tom Börger en Hans Nienhuis.
Drie kettingen naast elkaar kan ook. De reden hiervan moet worden gezocht in het (enorme) gevaar dat een vallende 380 kV-fasedraad oplevert wanneer er industrie, petrochemie of veel bewoning in de buurt is. In het buitenland wordt het soms zelfs gepresteerd om maar liefst vier kettingen te gebruiken. Op plekken met grote kruisingen waarbij geen enkele ondersteuning in het midden mogelijk is (zoals fjorden) kan een viervoudige ketting voordelen hebben omdat zeeen veel grotere trekkracht aankunnen. De draad zelf breekt eerder dan de kettingen.
Hangende afspanning
Deze manier van ophanging is vaak een nieuwkomer. Pas sinds de opkomst van kunststof isolators en het strakker zetten van de NEN-50341-1 norm voor vrije ruimte onder de draden is deze vorm van ophanging gangbaar geworden in Nederland. Het is een kruising tussen halfverankering en volledige verankering. De isolatorkettingen zijn meestal enkelvoudig uitgevoerd en ze hangen niet aan de zijkant, maar in het midden van de traverse vast alsof het een gewone recht omlaag hangende isolator zou zijn. Een metalen pin hangt het hele spul aan de traverse alsof het een gewone, omlaag hangende isolator is. Onder de traverse verschijnt ook nu een bretel. Het verschil met volwaardige afspanning is dat met deze methode niet kan worden gebruikt om een verschil in trekkracht aan beide zijden van de traverse aan te brengen.
Hangende afspanningen om draden hoger of strakker te hangen. Foto’s door Ruben Schots en Tom Börger.
Je ziet deze ophanging ook alleen bij steunmasten. De populairste toepassing is op plekken waar de draden net iets hoger moeten hangen, slechts een halve meter. Door hangende kettingen te veranderen in schuine kettingen komt de draad een eindje omhoog en ook kan men aan beide zijden de fasedraad wat strakker trekken, want met het bretelletje kan een klein beetje draad worden ingenomen zodat beide spanvelden minder draadlengte overhouden. De draad hoeft dan niet eens geknipt te worden. Het komt regelmatig voor dat alleen de onderste verdieping van een verbinding op deze manier wordt aangepast.
V-ophanging
Als we halfverankering in alle richtingen spiegelen krijgen we een V-vorm. Nu zitten de isolators niet op twee plekken aan de draad, maar op twee plekken aan de traverse vast. In gebieden met heuvels wordt deze manier (samen met gewichten) toegepast op plekken waar de kabels van een heuvel afkomen en niet diep genoeg doorhangen om door hun eigen gewicht de isolatorkettingen strak te houden. In Nederland en Vlaanderen is dat weinig van toepassing. Toch zien we deze manier ook in laaglanden gebruikt worden. V-ophanging kan goede diensten bewijzen op plekken met veel zijwind of als men de draden opzettelijk zo dicht mogelijk bij elkaar wil hangen.
V-ophanging is in die zin het omgekeerde van halfverankering, het staat nu beweging in de lengterichting toe, maar niet in de breedterichting. Een draad komt dus nooit dichterbij de toren, hoeveel wind er ook staat. Met V-ophanging blijft de mast even breed (immers, de buitenste poot van de V steekt uit naar opzij), maar het profiel van de draden is smaller te maken. Ook wanneer een hoogspanningslijn een reconstructie heeft ondergaan waardoor een steunmast in een lichte hoekmast veranderd moet worden, kan het handig zijn om V-ophanging toe te passen zodat de draden ten opzichte van de toren altijd dezelfde afstand houden.
Een steunmast in een lichte hoekmast veranderen? Het kan met V-ophanging. Op deze manier kunnen de draden een klein bochtje maken. Maar ook bij kwetsbaarheid voor veel wind is V-ophanging een prettige methode, zoals de verbinding links demonstreert. Foto’s door Michel van Giersbergen en Gerard Nachbar.
Tetraëderophanging
Vrij zeldzaam, maar soms kom je deze tegen. De dubbele V-vorm combineert de eigenschappen van halfverankering en V-ophanging en dit zorgt ervoor dat de draad nu op geen enkele manier meer kan bewegen ten opzichte van de traverse. Het kan worden gebruikt wanneer de bewegingsvrijheid in beide richtingen moet worden ingeperkt terwijl verankering aan de traverserand niet kan, bijvoorbeeld omdat we met een steunmast te maken hebben die geen bevestigingspunten aan de traverserand heeft of die niet in staat is om met echte afspanning om te gaan. Dat komt vrij weinig voor en we zien tetraëderophanging ook vrijwel uitsluitend aan de onderste verdieping van een mast.
Visueel is het meestal wat minder geslaagd: het geeft een drukke en enigszins ongemakkelijke indruk.
