Topconstructie
Op de bovenkanten van met name grote vakwerkmasten treft je soms rare geweien aan. Hoeveel variatie er ook is, hun functie is altijd bliksembescherming en soms esthetiek.
Het kan nu en dan stevig onweren in Noordwest Europa. Blikseminslag op de fasedraden kan storingen geven, dus netbeheerders proberen dat zoveel mogelijk te vermijden door de hoogspanningslijnen met bliksemdraden af te schermen en op de masten scherpe toppen toe te passen, zodat bliksems worden verleid op de masten zelf te slaan in plaats van op de draden. Met name grote vakwerkmasten vertonen een aanzienlijke variatie in hoe dat precies wordt gedaan. Pinakels, hoorns, kattenoren, bliksembokken en Y-toppen, er staat een hele dierentuin aan geweien bovenop de masten.
Het topstukje of ‘petje’ dat op de meeste Nederlandse masten gebruikelijk is bestaat uit vier latten, een gebogen knoopplaat en acht bouten. Veel stelt het niet voor, maar het is wel de voorkeursplek voor blikseminslag. Ook mag de esthetische waarde niet onderschat worden. Foto’s door Gerard Nachbar en Hans Nienhuis.
Voor pylon geeks is de topconstructie een van de interessantste delen van de mast. Het vertelt veel over de keuzes die verschillende netbeheerders door de historie heen hebben gemaakt in functionaliteit, kosten, esthetiek en ook veranderde inzichten. Ook voor de niet-pylongeek is de top belangrijk: hij kan de aanblik van een mast maken of breken.
Helemaal geen top
Het botweg niet aanbrengen van enige bliksembeveiliging is eh.. ja het kan, maar dan moet je vertrouwen op andere beveiligingen op de trafostations. Het totaal ontbreken van een top of bliksemdraden zien we dan ook bijna alleen op plekken waar het nooit onweert, zoals woestijngebieden in het Midden Oosten of gortdroge delen van Afrika. Er zijn uitzonderingen. Op IJsland komt het met regelmaat voor dat de verbindingen geen bliksemdraden hebben en zelfs in Frankrijk staan er nog vrij veel oude verbindingen zonder bliksembeveiliging.
Een hoogspanningslijn zonder topstukken op de masten of bliksemdraden (en dus ook geen OPGW) kan problemen met de bedrijfsvoering opleveren als het onweert. De kans is dan groot is dat de bliksem inslaat op een fasedraad. Dat geeft spanningsdippen, trippende beveiligingsrelais en soms zelfs schade aan de fasedraden of aan de bewakingsapparatuur. Dingen waar je als netbeheerder niet op zit te wachten, zeker niet bij hoogspanningslijnen die maar één circuit dragen. Als daar een storing in ontstaat is het meteen einde oefening wanneer er geen omleiding voorhanden is.
Franse 225 kV-lijn aangelegd zonder bliksemdraden. Kennelijk is het probleem niet urgent genoeg voor de Franse netbeheerder RTE om er werk van de maken. Waarschijnlijk zijn er bij trip door blikseminslag omleidingsroutes. Rechts: lijn in Ierland, ook zonder bliksemdraden. Foto’s door Tom Börger en Mark van der Meer.
Hoogspanningslijnen zonder bliksemdraden kennen we dus bijna niet in onze streken. Maar er zijn wel hoogspanningsmasten zonder duidelijke top of topconstructie of waarbij de toren (of iets wat daarvoor doorgaat) gewoon een meter te hoog lijkt te zijn, waarna de bliksemdraden boutweg op de uiteinden van de randstaven zitten. Geen elegante aanblik, maar toch nog iets van een topfunctie.
Twee masten zonder top. Links een oud ontwerp hamerkop waarbij de bliksemdraden zijn gewoon bovenop de traversen afgespannen en er is geen enkele poging gedaan tot een hoogste punt. Lekker goedkoop, maar ze staan dan ook in het oosten van Drenthe. Rechts een oude 50 kV.mast waarbij de toren gewoon twee meter langer is gemaakt en de bliksemdraden direct aan de randstaven zitten. Foto’s door Michel van Giersbergen en Ruben Schots.
Klein topstukje (zogeheten petje)
De gebruikelijke top in Nederland is een zogeheten topstukje of petje. Het eerste klinkt als een compliment voor pylon geeks (zou hier een jaarlijkse award in zitten?) en de andere naam eerder als een cartooneske grap. Het is vrij Nederlands: doe maar gewoon, val niet teveel op. Een topstukje is een weinig prominente constructie maar door zijn kleine extra hoogte is het toch net de voorkeursplek voor blikseminslag. Netbeheerders hebben liever dat de bliksem op de hoogspanningsmast inslaat dan op de bliksemdraden. De kans op afketsen is kleiner en ook beschadigt een hoogspanningsmast niet, terwijl een bliksemdraad bij een zware voltreffer soms wel degelijk schade kan oplopen. Er zijn uitzonderingen, maar meestal draagt een klein topstukje zelf geen bliksemdraad. Hij staat gewoon bovenop de toren.
Klassieke topstukjes zoals ze op veel kleine en grote masten in met name Nederland te vinden zijn. Soms is er een bliksemdraad op afgespannen, maar meestal is dat niet het geval en is het topstukje slechts bedoeld als voorkeursplek voor blikseminslag en om esthetische redenen. Foto’s door Michel van Giersbergen.
Een tweede reden om zo’n klein topstukje toe te passen is esthetisch van aard. Het is maar een klein onderdeeltje en het kost weinig extra om hem te maken, maar het maakt visueel een heel verschil of een hoogspanningsmast netjes is afgetopt of niet. Een topstukje ziet er verzorgder en betrouwbaarder uit. Glad-ijs-waarschuwing: daarover verschillen de meningen. Onder ingenieurs tref je ook mensen die een topstukje technisch maar onzin vinden en het ietwat kleinerend een petje noemen, wat op zijn beurt juist weer een lichte cultstatus kreeg onder hardcore pylon geeks.
The proof of the pudding is in eating. We laten het er eens op aan komen met een aantal exemplaren zonder topstukje. Hoe ziet dat eruit?
Ontbrekende topstukjes op twee masten. De mast links heeft er ooit wel een gehad, maar die is om onduidelijke redenen verwijderd. Het exemplaar rechts is zonder topstuk opgeleverd en heeft er ook nooit een gehad, want de knoopplaten voor montage ervan ontbreken. Het wekt een beetje slome en onderontwikkelde indruk. Onderschat het esthetisch effect van dat petje niet. Foto’s door Michel van Giersbergen.
Verhoogde- of pinakeltop
Zit er wel een bliksemdraad op het topstukje gemonteerd, dan is duidelijk is dat hier niet langer esthetische redenen in het spel zijn. Zo’n top is vaak beduidend hoger en steiler. Nu spreken we van een zogeheten pinakel of pinakeltop. Deze vereist een sterkere constructie en daarom zitten er diagonale staven in zodat een vakwerkpiramide ontstaat.
In België zijn pinakeltoppen gangbaar en in Duitsland zie je ze zelfs bijna standaard bij middelgrote en grote mastmaten. Het is een van de meest herkenbare eigenschappen van typisch Duitse ontwerpen. Ook op Duitsland georiënteerde ontwerpen die in bijvoorbeeld Denemarken en noordoostelijk Nederland gebruikt worden zien we pinakeltoppen, hoewel ze in Nederland doorgaans niet zo puntig zijn als hun Duitse evenknieën.
Pinakeltoppen in verschillende uitvoeringen. De ene keer is een pinakeltop spitser dan de andere keer en je hebt ook versies zoals in Nederland die niet spits toelopen tot in de punt aan toe, maar het idee is altijd hetzelfde: de bliksemdraad moet verhoogd worden gedragen omdat deze anders niet voldoende bescherming biedt. Foto’s door Peter Schokkenbroek, Michel van Giersbergen en Ruben Schots.
Buismasten hebben bijna altijd een pinakeltop. Dat kan ook moeilijk anders, behalve soms met een setje bliksemtraversen (zie verderop).
Mastontwerpen met pinakeltoppen dragen meestal maar één bliksemdraad. Deze moet extra hoog boven de circuits worden afgespannen omdat anders de bliksembeveiliging niet meer voldoende is. De pinaketop voorziet hierin, hoewel de bliksembescherming met één bliksemdraad nog altijd slechter is dan met twee of meer stuks die precies boven de circuits zelf zijn afgespannen. Volgens de theorie van Horváth (de bliksembol) is de bliksembescherming met één bliksemdraad met name bij grote masten enigszins onder de maat.
Y-top of gaffeltop
Juist vanwege de bedenkelijke bliksembescherming die een enkelvoudige pinakeltop geeft is er ook een variant die twee punten naar boven heeft: een gaffeltop, meestal gewoon een Y-top genoemd.
Er zijn netbeheerders die standaard Y-toppen toepasten in plaats van pinakels. De voormalige Duitse netbeheerder Transpower paste Y-toppen toe op alle grote mastmaten in zijn concessie, zodat er in Niedersachsen en delen van Ostfriesland nogal wat verbindingen staan met Y-toppen. Ook in de 110 kV-netten in handen van E.ON Netz in hetzelfde gebied zijn Y-toppen gangbaar. In sommige Belgische verbindingen treffen we Y-toppen aan als een soort hybride vorm samen met een bliksembok (zie verderop).
Y-toppen in Duitsland in de voormalige Transpower-concessie, in dit geval vlakbij Diele. We zien dat een Y-top gewoon een dubbel uitgevoerd pinakel is die op een soort driehoekig ontspruitstuk vastzit die op zijn beurt weer bovenop de masttop staat. Foto’s door Gerard Nachbar en Michel van Giersbergen.
Een Y-top bevindt zich meestal bovenop de toren, op hetzelfde vierkant als waarop een topstukje staat. Als we hem iets laten zakken komt het steeds vaker voor dat hij in contact komt met de boventraversen. Het bovenste deel van de mast wordt dan een gecombineerd vakwerk voor de boventraversen en de Y-top.
Vanaf dat moment knipt men hem als het ware in twee losse punten die zijwaarts aan de toren hun ontspruitplek delen met het vierkant als waar de boventraversen uit steken. Dit neigt al richting een nonnenkap (zie verderop), maar het montagegedeelte is nog vierkant en zit aan de toren vast zodat de twee punten van de Y-top in principe gewoon blijven zitten als je de boventraversen eraf haalt. Daarin onderscheiden ze zich van kattenoren of een nonnenkap. Franse masten van het Beauborg-type zijn bekend om een dergelijke constructie op de top. Omdat de torentop nu volledig vrij is gekomen kan er soms alsnog weer een traditioneel topstukje bovenop worden opgezet, nu echt zuiver esthetisch.
Op Moerdijk staat een verbinding waarbij men een zijwaartse Y-top heeft gecombineerd met een traditioneel topstukje. Die laatste is nu duidelijk uitsluitend om esthetische redenen aanwezig, want hij is het hoogste punt niet. Rechts een Franse hoogspanningsmast van het Beaubourg-type. De Y-top wordt steeds platter… Foto’s door Michel van Giersbergen en Tom Börger,
Nonnenkap
Als de Y-top verder opzij wordt gebogen is het niet langer meer praktisch om hem te laten ontspruiten aan de toren. Het contactvierkant wordt versmald tot een contactlijn en de bodem van de puntvormen wordt verplaatst naar de bodemplaat van de boventraverse. Nu ontstaat een vorm die we kennen als een nonnenkap of als kattenoren: brede uitsteeksels die geïntegreerd zijn met de boventraverse en die niet langer in staat zijn om zelfstandig aan de mast te blijven zitten als de boventraverse zou worden verwijderd. Ook nu is het te combineren met een traditioneel topstukje.
De term nonnenkap vereist in deze seculiere tijden uitleg. Door de eeuwen heen hebben kloosterzusters hoofdbedekking gedragen die lijkt op een kruising van een hoofddoek en een sleep. Sommige kloosterordes hadden een kap die men in een vouw opwaarts kon vastzetten zodat het hoofd vrijelijk kon worden gedraaid. Er ontstaat een vorm met twee zijwaarts uitstekende punten en twee driehoekige vouwen waar de bovenkant van de hoogspanningsmast op lijkt.
De term kattenoren is makkelijker. De visuele gelijkenis met de oren van een kat is treffend. Maar wacht eens, wordt een deltamast niet ook een kat genoemd? Sterker nog, een van de oerversies van grote deltamasten is de klassieke Franse chat, een deltamast die niets verbergt. Een driehoekig voorkomen, een vijfhoekige opening met precies de vorm van een kattenhoofd en twee prominente oren erop. (Mastenkijken in Noordwest Europa is een feest als je met kinderen op de achterbank je fantasie de vrije loop laat.)
Hier mag de klassieke Franse chat niet ontbreken: hoeveel kat wil je in een hoogspanningsmast hebben? Rechts een donaumast met nonnenkap op de traversen. Merk op dat de uitsteeksels zouden afbreken als de boventraverse zou worden losgehaald. Foto’s door Tom Börger en Gerard Nachbar.
Een uitgesproken nonnenkap zien we bij Nederlandse koppelnetmasten. Het zorgt voor een brede bovenzijde met twee iconische punten die soms een indrukwekkend frontaaloppervlak hebben en die zelfs onder pylon geeks verschillende emoties opwekken. De een vindt dat zulke masten kwaad kijken, de ander is niet in staat om die synesthesie te leggen en vindt ze eerder trots omhoog priemen als uitdaging richting Thor en Wodan.
De iconische nonnenkap is een van de meest herkenbare handelsmerken van Nederlandse hoogspanning geworden.
De firma Maverbo uit Rheden was verantwoordelijk voor de vervaardiging van de eerste generaties masten van het Nederlandse koppelnet. Zij gebruikten de aanblik van hun succesmodel geruime tijd als beeldmerk. Ook wij gebruiken een abstracte beeltenis van een Nederlandse donaumast met een nonnenkap in ons logo, vanwege precies dezelfde reden. Vroeger was dat gewoon lekker herkenbaar. Maar tegenwoordig, nu we heel Noordwest Europa als interessegebied hebben, is daar een reden bij gekomen. Tussen de Britse L6 tonmasten, Franse chats, Deense gaffels en Belgische dubbelvlagmasten laat de beeltenis van de Nederlandse nonnenkap zien waar we ooit vandaan zijn gekomen.
Hoorns
Laten we de kattenoren nog verder opzij groeien, dan verliezen ze hun contact met de toren van de mast en worden ze zelfstandig, of eigenlijk juist een geïntegreerd onderdeel van de van de boventraversen. Er ontstaan nu hoorns.
Meestal zijn het er twee, maar het EGD in Groningen heeft ook hamerkoppen gebouwd waar er vier op zitten, wederom met een pinakeltopje in het midden, zodat de EGD maar liefst vijf bliksemdraden in de masten heisterde. (Jazeker EGD, bij twijfel altijd méér bliksemdraden toepassen!) Dit soort hoorns kunnen halverwege de boventraverse worden geplaatst, maar ook helemaal op de uiteinden. Ook kan het zijn dat ze schijnbaar alleen vanaf de bovenrand van de traverse ontspruiten en geen enkel contact meer maken met de traversebodemplaat.
Hoorntjes op twee hamerkoppen en op een donaumast. We zien dat het twee losse hoorntjes kunnen zijn vanaf de traversebodem, maar ook vanaf de bovenrand of vanaf de traversetop alsof het kleine kattenoortjes zijn. Soms is de grens ingewikkeld. Alle drie de foto’s door Michel van Giersbergen. Op de achtergrond van de middelste foto zien we een bonustopstuk, een soort overgangsmodel van een Y-top en een bliksembok.
Hoortjes en kattenoren delen veel eigenschappen. Waar je een grens wil trekken tussen hoorns of kattenoren hangt eerder van de aanblik van de totale mast af (of van smaak) dan van technische redenen. Er is geen handboek voor met harde grenzen, het is eerder een verzamelgroepering van een bepaalde methode. Namen kunnen dan ook dwars door elkaar gezien worden.
Bliksembok
Wat nu als de boventraverse ontbreekt? Dat is lastig nonnenkappen of kattenoren aanzetten. Of wat nu als die zich een eindje lager bevinden, onder een relatief hoge top? We kunnen een Y-top ook op een kleine verhoging zetten en nog platter uitbuigen – zo plat dat de bovenzijde ervan helemaal horizontaal komt te lopen. De masttop verkrijgt nu de vorm van een aambeeld en er ontstaat een typische, enigszins stuurs ogende vorm die een bliksembok wordt genoemd. Ook nu kan die met een esthetisch topstukje worden gecombineerd, maar dit komt weinig voor. Doorgaans is een bliksembok echt plat van boven. Bliksembokken zijn in Nederland amper aanwezig, maar in België zijn ze algemeen.
Bliksembokken hebben een herkenbare aambeeldvorm met een ietwat stuurs ogende platte bovenzijde. Soms kunnen ze een aanzienlijk formaat aannemen, zoals bij de Belgische mast links. Foto’s door Michel van Giersbergen en Peter Schokkenbroek.
Bliksemtraversen
We zien dat een bliksembok weinig anders is dan een traverse met een horizontale bovenkant in plaats van een horizontale onderkant. Wat nu als we er normale traversen van maken? Dan ontstaat, je raadt het al, een setje bliksemtraversen. Deze lijken sprekend op gewone traversen waaraan fasedraden worden gedragen, maar meestal (niet altijd!) zijn ze iets korter en wat lichter van uitvoering. Al dan niet gecombineerd met een topstukje vormen ze een extra verdieping op de mast die echter nooit wordt meegenomen in de classificatie.
Bliksemtraversen kunnen heel kort zijn en soms zelfs uit schijnbaar twee U-balkjes bestaan, maar ze kunnen ook heel lang zijn. Er zijn overal uitzonderingen op, maar over het algemeen zijn bliksemtraversen vooral iets voor kleine en middelgrote mastmaten. Bij hele grote masten worden de bliksemdraden meestal aan de punt van de normale boventraverse afgespannen en zit er middenop de toren alsnog een klein topstukje, ook nu weer om esthetische als bliksemafleidende redenen. Soms zit er ook een pinakeltop op.
Bliksemtraversen met en zonder los topstukje. De platte zijde zit in tegenstelling tot een bliksembok nu aan de onderkant, dus net als bij de gewone traversen waar de fasedraden aan hangen. Bliksemtraversen kunnen smal tot zeer breed zijn. Foto’s door Michel van Giersbergen.
Combinatievormen en andere oplossingen
Niet alles laat zich netjes in een hokje duwen. De PZEM in Zeeland en de PNEM in Brabant bouwden enige tijd masten met een vierkante boventraverse op de hoekmasten. Is dit nu een bliksemtraverse, een vorm van een hoorntje, een nonnenkap of een extreme variant van een Y-top? Breek je er het hoofd niet over, niet altijd kunnen we het netjes vangen in gedefinieerde classificatie. Mastenbouw en mastenkijken is geen determinatiekunst zoals planten of dieren.
Zeg er eens wat van… Is het een variant op een hoorntje, een kattenoor, een verlengstuk van een boventraverse of een combinatie van alle drie tegelijk? Breek je er het hoofd niet over, niet alles laat zich in hokjes vangen. En dat is maar goed ook, want deze oneindige variatie houdt het leuk om naar de hoogspanningsmasten te blijven kijken. Foto’s door Michel van Giersbergen.
In de praktijk geldt dat er altijd wel weer iets in een of ander weiland of bos staat dat eigenwijs zijn eigen gang gaat. En juist dat soort plotselinge momentjes houden een reis door Noordwest Europa boeiend voor pylon geeks. Nooit en te nimmer heb je alles gezien, altijd zijn er wel weer nieuwe dingen.
En vergis je niet, een van de interessantste dingen zijn toch ook stiekem wel de miskleunen waarbij het mastbeeld niet gemaakt, maar juist spectaculair verknoeid wordt door een esthetisch mislukte bliksembeveiliging. Pylon geeks onder elkaar kunnen enorm losgaan op reconstructies zoals die bij Zwartsluis, waarvan de verantwoordelijk ingenieur waarschijnlijk de thuiscursus Hoe Verknoei Ik Mijn Lijnbeeld cum laude heeft afgerond…
