Hamerkop

hamerkop, horizontale mast, vlakke mast    vlakke mast
horizontal or flat tower, T-pylon Einebenemast énetagermast hamerkop

Wanneer twee circuits in de vlakke vorm naast elkaar worden gedragen aan een mast met één verdieping, wordt de bijbehorende mast een vlakke mast genoemd, beter bekend als een hamerkop.

Het vlak of horizontaal dragen van de draden zorgt voor een lage, maar zeer brede mast. Een keuze van uitersten waarbij zowel gunstige als ongunstige eigenschappen uitvergroot worden. Vanwege de lange, brede traversen en de gewichtsverdeling in de mast is het ingewikkeld om de mast met maar één circuit uit te rusten. Ook zijn de torsiekrachten op de toren door de lange armen groot. Voor lage spanningen kan men de mast zo klein en laag houden dat deze achter de bomen te verstoppen valt.

   

Circuits gedragen in de vlakke configuratie aan een zogeheten hamerkop. Het zijn vrij eenvoudige masten en ook relatief laag. Foto’s door Ot Lesley bij Markelo, en Tom Börger bij Zwolle, midden jaren 90.

De meeste verbindingen met hamerkoppen staan in Nederland in het 110 kV-gebied en ze zijn relatief oud. Reeds in de jaren 50 bouwden de meeste netbeheerders al geen hamerkoppen meer. Er zijn twee uitzonderingen op die regel. De jongste types van het EGD in Groningen en Drenthe zijn uit de jaren 60 en jaren 70, en de zogeheten Maaswaal-mastenfamilie in Brabant en het PGEM-gebied. Deze laatste werden zelfs tot midden jaren 90 gebouwd.

De reden dat de IJC in Overijssel voor hamerkoppen koos was de geringe hoogte van de mast. In een vlak en leeg gebied konden verbindingen met hamerkoppen zich beter achter de bomen verschuilen. Hamerkoppen zijn verder eenvoudige masten waarvan de engineering in tijden lang voor computers vrij overzichtelijk was. Ook is het een mast die door de geringe hoogte met licht materiaal in elkaar kan worden gezet. Goedkoop en praktisch in hun tijd, zou je kunnen zeggen.

De vlakke vorm is niet exclusief voor hamerkoppen

Hoewel hamerkoppen de bekendste manier zijn om circuits vlak te dragen zijn zij niet de enige manier. Ook deltamasten met één circuit dragen deze in vlakke of vrijwel vlakke vorm. Combinatiemasten zie de pagina daarover zijn vaak ook van een onderste verdieping voorzien die de vlakke vorm voert omdat dit weinig hoogte kost in de mast. Het gemak van zogeheten afstap is vooral bij meelifters een pluspunt. Twee vlakke vormen boven elkaar, ofwel een tweevlak, zijn welbeschouwd een variant op de vlakke vorm en op het thema hamerkop, maar deze mastvorm behandelen we op een aparte pagina. Ook guyed V’s, H-frames, sommige deltamasten en sommige portalen dragen de draden vlak, maar dit zijn geen hamerkoppen.

   

Geen hamerkoppen. Links een tweevlaksmast, rechts een deltamast. Bij de laatste loopt een draad door een omsloten opening in het mastlichaam en de balktraverse wordt op twee plekken gedragen. Foto’s door Michel van Giersbergen en Hans Nienhuis.

Een gevolg van de vlakke vorm van een hamerkop is dat de mast een brede corridor nodig heeft. In gebieden waar ruimte kostbaar is, is een hamerkop daardoor een slechte keuze. Ook zijn de traversen door hun grote zijwaartse lengte gevoeliger voor extra gewicht door ijzel. Dat heeft het EGD in Drenthe en Groningen geweten in 1987, toen een grote ijzelsituatie tientallen van deze masten onherstelbaar beschadigde. Smallere hogere masten liepen geen schade op.

De grote zwakte van hamerkoppen: hun breedte. IJzel is voor alle vakwerkmasten een gevaarlijk weertype, maar hamerkoppen zijn er het meest gevoelig voor. Foto Wikipedia, CC-BY.

Afstap, fasewisseling en bliksembeveiliging

De draden horizontaal naast elkaar dragen heeft voordelen voor zogeheten opstijg, afstap en fasewisseling. Wie een opstijgpunt wil bouwen kan de draden gewoon alle drie naast elkaar recht of schuin omlaag leiden zonder ingewikkelde caravelles, afstandhouders of bijzondere voorzieningen. Op natuurlijke wijze kan een verbinding met vlakke configuratie de overstap tussen luchtlijn en kabel maken.

   

Afstap bij een hamerkop (links) en bij een vlak circuit onderin een combinatiemast. Door de horizontale vorm zitten de draden elkaar nooit in de weg en kan je vlotte opstijgpunten bouwen zonder caravelles of ander maatwerk. Foto’s door Bram Gaastra en Tom Börger.

Een elektrotechnisch voordeel is dat de draden alle drie even dicht bij de grond hangen. Dat zorgt voor identiek gedrag in de zogeheten capacitieve koppeling tussen de draad en de grond. Simpeler gesteld, iedere draad verneemt de invloed van de grond op dezelfde wijze. Dat betekent dat fasewisselen om dit verschil in gedrag uit te middelen niet nodig is – tenminste, voor het aandeel van de grond, want ook bij een vlakke vorm hebben de draden nog steeds ook invloed van elkaar onderling. Fasewisselen om dit effect ook uit te middelen heeft dus nog steeds nut.

Bij een vlakke vorm is fasewisselen het toppunt van eenvoud. Twee diagonale doorlussingen en de derde dubbel zo diep laten uithangen en in de andere richting onderlangs leiden is alles.

Fasewissel in een vlak geconfigureerd circuit. Je ziet er bijna niks van. Foto door Ot Lesley.

De bescherming tegen blikseminslag is dan weer lastiger. Ook een lage verbinding is nog steeds om van te watertanden voor een onweersbui. Het meest gebruikelijk bij hamerkoppen is toepassing van twee bliksemdraden midden boven de circuits, vastgemaakt op de bovenrand van de traversen. Je kan ze ook verhoogd op een extra traverse opstellen. Dat geeft een veel betere bliksembescherming, maar de mast wordt er wel een stuk hoger van zodat een aantal voordelen van een hamerkop verdwijnen. En wat je ook kan doen is overcompenseren, zoals de IJsselmij deed: dan hang je er toch gewoon vijf bliksemdraden op? Knappe onweersbui die hier een gaatje in weet te schieten.

   

Hoe houd je bliksem weg van je horizontaal gedragen circuits? We kunnen de toren verhogen en een extra verdieping aanbrengen met bliksemtraversen, zoals het EGD deed in hun laatste generatie hamerkoppen. Of je doet wat de IJC deed met hun klassieke parapluvormige hamerkoppen: niet één, niet twee, zelf niet drie, maar zelfs vijf bliksemdraden aanbrengen. If you don’t rate, just overcompensate.

Natuurlijk, elke tijd heeft zijn problemen. Omdat in de nieuwe NEN-normen bepaalde minimale afstanden tot de fasedraden zitten, moet je bij een reconstructie van je verbinding de draden wat hoger opstellen. Dat kan op later aangebrachte jukjes. Doe het dan wel goed, want van miskleunen zoals hierbeneden worden pylon geeks een beetje verdrietig.

In 2013 kreeg de 110 kV-lijn tussen Vollenhove en Zwartsluis een tweede circuit. Toen moesten ook de bliksemdraden volgens de strakkere norm verhoogd worden opgesteld. De manier waarop netbeheerder Tennet dat liet aanpakken was nog nooit eerder zo gezien en eh.. nouja, kijk ernaar en je begrijpt waarom het na deze ene verbinding direct nooit meer werd herhaald. Foto door Tom Börger.

Zelden half benut

Door de vorm van een weegschaal ontstaat een probleem als men een hamerkop maar met één circuit uitrust. Dat wordt dan ook zelden gedaan omdat de kans op bezwijken bij ijzel of andere belasting te groot wordt. Bouwt men een verbinding met vlakke masten waar maar één circuit in nodig is, dan zal men eerder neigen naar een deltamast wanneer tot in lengte van jaren niet in een tweede circuit hoeft te worden voorzien. Is dat wel het geval en wordt het tweede circuit nog niet meteen aangebracht vanwege kostenbesparing, dan kiest men er meestal voor om het circuit niet aan één kant te hangen maar om één draad aan de andere zijde van de toren te hangen.

Tussen Veendam en Gasselte treffen we momenteel een rare uitzondering, daar staat een tracé hamerkoppen waarbij het gehele circuit aan één zijde hangt. De reden daarvoor is dat er juist een circuit is verwijderd in plaats van nooit ingehangen. Toch is dit vanuit beleidsoogpunt onbegrijpelijk: het waren precies deze masten in precies hetzelfde stuk Drenthe die het in 1987 begaven tijdens de ijzel, en toen hingen er nota bene wel zes draden in.

   

Enkelcircuitlijnen met hamerkoppen. Links een lijn met Maaswaaltjes waarbij omwille van de gewichtsverdeling één draad vooralsnog aan de andere kant van de toren hangt. Rechts: deze zeer eenvoudige hamerkoppen in Drenthe dragen het hele circuit aan één kant en daarmee zijn ze een uitzondering, en gezien de geschiedenis in 1987 in hetzelfde gebied is dit bijna onverklaarbaar. Foto’s door Ruben Schots en Tom Börger.

De meeste hamerkoppen zijn uit een tijd waarin de landbouwmachines nog niet zo groot waren als vandaag. Soms hangen de draden zo laag dat je er een ongemakkelijk gevoel van krijgt. Dat is niet helemaal onterecht. De laatste twintig jaar zijn bijna alle ongelukken waarbij er door een machine een harde sluiting met een fasedraad ontstond gebeurd bij verbindingen met hamerkoppen.

Geschikt voor bahnstrom en HVDC

Een andere toepassing waarbij we minder dan zes draden aan hamerkoppen zien, betreft bahnstrom (110 kV 16,6 Hz met twee fasen, sommige landen hebben zo’n net voor de spoorwegen) en voor HVDC ofwel gelijkstroom. Hoogspanningsgelijkstroom heeft slechts twee draden nodig in plaats van drie. Een even aantal is makkelijker symmetrisch te verdelen over een smalle mast. Van vrij beperkt tot enorm, hamerkoppen blijken daardoor ideaal te zijn voor zowel bahnstrom als HVDC.

   

Hamerkopachtige mast voor 450 kV DC (de Baltic Cable in Zweden, die ook een stukje bovengronds loopt). Het kan nog veel groter. China bouwt ze tegenwoordig voor 800 kV en er is zelfs een 1100 kV-lijn in gebruik sinds 2019. Ook die gebruikt enorme hamerkoppen. Rechts: bahnstrom hangt meestal aan hamerkoppen met tweemaal twee draden. Foto rechts: Kreuzschnabel, via Wikipedia (CC BY-SA).

Herkomst van de naam

Het mastmodel wordt zowel als vlakke mast en als hamerkop gekend. De term hamerkop is al zeer oud: er zijn vakpublicaties en bronnen van voor de oorlog. Hoewel de naam vandaag de dag wat lomp klinkt tref je de aanduiding ook gewoon aan in de literatuur en in documentatie van netbeheerders. Bij combinatiemasten wordt het vlakke gedeelte ook in Nederland vaak aangeduid als horizontaal geconfigureerd of als ‘in vlakke configuratie’. Hamerkop is vooral bedoeld voor de T-vormige mastconstructie zelf die geen combinatielijn vormen.