Guyed V of ballerina

schoormast, guyed V, tuienmast, ballerina
guyed V, ballerina Seilverspannte V-mast (nb) (nb)

Een guyed V of ballerina is een schoormast in de vorm van een letter V die op één punt staat en met vier tuien overeind blijft.

De mast draagt bijna altijd één circuit. Doordat hij op één fundatiepunt staat is het een goedkope constructie voor lange verbindingen in verlaten gebieden, met als extra voordeel dat hij net zo makkelijk op een rechte als op een schuine ondergrond kan staan. Over het algemeen zijn guyed V’s wat nieuwer dan schoorportalen. In de geschiedenis van lijnenbouw kunnen guyed V’s als een gewaagdere, efficiëntere doorontwikkeling van uitwendige schoorportalen worden gezien.

Een guyed V of ballerina staat op één fundatieblok of heipaal en wordt met vier of soms acht tuien overeind gehouden. Ze worden vooral gebruikt in relatief lange, zware lijnen. Dit is Kalinin NPP – Leningrad (St. Petersburg) in het Novgorod Oblast, Rusland. De lijn wordt op 750 kV bedreven.

In Nederland worden guyed V’s niet gebruikt. Net als andere schoormasttypes zijn ze hier verboden voor permanent gebruik. In België worden ze eveneens niet voor permanente toepassing gezien, maar een verwant aan een guyed V (een chainette) wordt in België gebruikt als tijdelijke mast of als noodmast bij calamiteitenherstel. Internationaal is er wat onenigheid over of chainettes wel of niet als een subvariant van een guyed V moeten worden gezien. CIGRÉ, de mondiale organisatie van en voor alles en iedereen die zich professioneel met hoogspanning als kennisgebied bezighoudt, deed dat in 1972 niet. In die tijd waren guyed V’s nog zulke splinternieuwe bedenksels dat de terminologie zich nog moest ontwikkelen. Wij volgen hier de recentere benadering van Kiessling et al. (2003) die wel onderscheid ziet. We behandelen een chainette daardoor als apart model, op een andere pagina.

Vrij steile guyed V’s in Canada. De vierbundelgeleiders en de isolatorlengtes verraden 500 kV en ruim 1500 MVA transportvermogen, waarmee ze schouder aan schouder zitten met 380 kV-lijnen in Nederland en België. Foto: Simon Villeneuve, Wikipedia (CC-BY).

Power team met schoorportalen

Guyed V’s en uitwendig geschoorde portalen zijn familie. Daar zit potentie in, dachten de engineers. Een tuidraadanker inboren in de grond is goedkoper dan een fundament aanvoeren en ingraven, laat staan het ter plekke gieten. Guyed V’s worden door lijnwerkers ook wel ballerina’s genoemd en dat is niet voor niets: ze staan op één enkel punt op de grond. Daardoor hebben ze een fundatie minder nodig dan schoorportalen. In glooiende landschappen is de mast zonder enige aanpassing op een schuine ondergrond te plaatsen, naar welke kant die ook overhelt. Een schoorportaal kan dit niet, daarbij moet eerst één been van lengte worden veranderd. Toch hebben guyed V’s ook een nadeel. Hun uitwendige tuikabels steken ver uit buiten de mastvoet. Dat maakt ze kwetsbaar voor aanrijding door landbouwmachines.

Guyed V’s staan bij uitstek op lege, verlaten plekken waar grondbeslag of landgebruik geen factor is. Hier zijn we op IJsland, waar deze twee lijnen een klantaansluiting voor een aluminiumsmelter verzorgen. Merk ook het ontbreken van bliksemdraden op: het onweert er zo weinig dat netbeheerder Landsnet die drukte niet eens maakte. Foto door Erwin Klein.

Wanneer je als ontwerper een beetje leep naar je componenten kijkt kan je met dezelfde materialen een schoorportaal en een guyed V bouwen. Bevestig de benen scharnierend aan de balktraverse. Zet je de benen naar elkaar toe en span je de tuien buitenwaarts af, dan heb je een guyed V. Zet je ze uit elkaar op twee fundatieblokken en span je de tuidraden binnenwaarts af, dan heb je een schoorportaal. Dat kost je een tweede fundatie, maar de tuidraden vallen dan samen met de hartlijn van de verbinding waardoor de hinder en kans op aanrijding in een graanveld kleiner is. In wisselende landschappen met grote graanvelden en omvangrijke bossen kunnen lijnplanners verbindingen met schoorportalen bouwen in het boerenland en guyed V’s in bosgebieden met (op één fundatieblok na) precies dezelfde componenten.

ПОГ 1150

Ondanks hun bijnaam ballerina’s zijn guyed V’s bepaald geen doetjes op het hoogspanningsschoolplein.

Het is een mastmodel dat bij uitstek wordt gebruikt in lange zware verbindingen in landen met grote afstanden, waar het nodig is om de spanning van transportlijnen extra hoog op te transformeren om de netverliezen te beperken. Plekken waar ruimte (corridor) minder een probleem is dan de mastprijs. Ook in nare klimaten met ijzel, sneeuwstormen en diepe vorst worden ze gewoon gebruikt. 400 kV met schoorportalen en Darrieusmasten zijn gangbaar in Scandinavië, maar guyed V’s worden nog een stap hoger gebruikt. We zien ze in de netvlakken van 500 kV in Zuid Afrika en zelfs voor 750/765 kV in Canada, Oekraïne en de voormalige Sovjetunie.

Sterker, zelfs de hoogspanningslijn met de hoogste ontwerpspanning ter wereld is gebouwd met guyed V’s. De Сибирь – Казахстан – Урал на основе (Siberian Kazachstan Ural Energy Bridge) is een Sovjethoogspanningslijn ontworpen voor een spanning van liefst 1150 kV. Het lijndeel Ekibastuz – Kokchetav heeft deze spanning daadwerkelijk drie jaar gevoerd, maar sinds de ineenstorting van de Sovjetunie wordt de verbinding onder zijn niveau op 500 kV bedreven omdat daar makkelijker componenten voor te maken zijn. Dat doet niets af aan de verbinding zelf: achtbundels, per span in totaal veertig ton draadgewicht, elf meter lange isolators en 5500 MVA transportvermogen. Het mastontwerp dat dit moet doen in een klimaat met brute winterkou is ’s werelds zwaarste guyed V, door de Sovjets een ПОГ 1150 (POG 1150) genoemd.

Een Sovjet ПОГ 1150. Op de foto lijkt hij kleiner dan hij is: het gevaarte is bijna vijftig meter hoog en ze wegen ruim twintig ton per stuk. De isolators die 1150 kV moeten weerstaan zijn elf meter lang. Foto via Wikipedia (fotograaf Роман Дергунов), CC-BY.

Sovjetingenieurs waren heus niet gek. Door guyed V’s te gebruiken werd maatwerk met beenlengtes in glooiende landschappen vermeden. Tevens spaarde het een tweede fundatie uit. Dat is bij een mast van dit formaat ook geen stoeptegel en wanneer je nog 2300 kilometer verbinding te gaan hebt dwars door eindeloze steppes, bossen en Siberische heuvels, en dus vele duizenden mastposities moet bouwen, maakt het een heel verschil of je per mast telkens één of twee fundamenten moet zetten en telkens beenlengtes moet uitmeten en afregelen.

Elektropostavka, de huisfabrikant van hoogspanningsmasten voor de Russische netbeheerder, verhandelt catalogusmodellen ook commercieel voor bijvoorbeeld klantaansluitingen. Je hebt al een thermisch verzinkte ПОГ 1150-5 voor krap 3,8 miljoen roebel. Met de wisselkoers van begin 2024 is dat slechts 40.000 euro. Voor de context: een wintrack kost meer dan het tienvoudige.

Vergeleken met uitwendig geschoorde portalen tref je guyed V’s minder aan. De belangrijkste reden is dat ze (relatief) nieuw zijn. Voor 500 en 750 kV in het voormalige Sovjetgebied geldt dat dit koppelnet grotendeels al af was toen guyed V’s verschenen, zodat de guyed V als het ware te laat kwam. In Canada en met name Brazilië is de populatie van deze masten groter omdat de zware verbindingen van 500 en 765 kV daar meestal vernieuwbouw zijn van oudere, te klein geraakte 220 kV die pas vanaf de jaren tachtig te krap raakten.

Sovjet POG 1150 in 1:25. Zelfs bij een schaalmodel kan je zien dat een guyed V een verontrustende hoeveelheid ruimte nodig heeft vanwege zijn brede tuien. Op je gazon heb je met zo’n model en je grasmaaier hetzelfde probleem als boeren met een combine en een echt exemplaar.

Herkomst van de naam

Een guyed V deelt met tonmasten en dennenboommasten dat de naam van de mast gewoon voortkomt uit de vorm. Een tuienmast die eruitziet als een grote letter V werd  al snel een vertuide V. In sommige bronnen tref je ook guyed M aan voor dit ontwerp, maar dat is zeldzaam. In oudere documentatie, zo oud dat dit ontwerp toen nog een nieuwigheid was, ontbreekt de aanduiding wel eens. Daar wordt het gewoon een tuienmast of een schoormast van het type V genoemd. Ook niet onjuist, maar wel wat algemeen en dus ook verouderd.

De naam ballerina wordt vooral door lijnwerkers gebruikt. Eigenlijk is het jammer dat guyed V de norm is geworden terwijl ballerina het belangrijkste kenmerk van de mast op buitengewoon elegante wijze in een woord dat door iedereen wordt begrepen. Evenwicht, daar draait alles om bij balletdansen en ook bij dit mastmodel dat net als een ballerina op één spitze kan balanceren. Het overeind zetten van een guyed V is voor lijnwerkers een interessante klus, moeilijker dan een schoorportaal. Goed begrip van het zwaartepunt en scharniermomenten is nodig.