Waarom hoogspanningsstations

Op stations zijn verschillende verbindingen en netvlakken met elkaar verbonden, Stations en verbindingen kunnen niet zonder elkaar.

Stations maken het elektriciteitsnet bedienbaar, getrapt en ze zorgen voor bewaking. Meestal worden hoog- en middenspanningsstations in de volksmond onderstations, trafostations (NL) of transfostations (B) genoemd. Eigenlijk is geen van deze namen overal geschikt, want niet op ieder station wordt getransformeerd en koppelnetstations die zich in het hoogste netvlak bevinden hangen nergens ‘onder’.

Stations kunnen deel zijn van het publieke, openbare elektriciteitsnet of in bezit zijn van een private partij zoals een bedrijf. Dat wordt een klantstation genoemd. Soms is een station een tijdelijke situatie die aan wat minder strikte regels hoeft te voldoen. In zo’n geval spreken we van een provisorium.

Een groot trafostation kan een intimiderende aanblik zijn. Niet voor niets spelen zich geregeld filmscènes af op stationsterreinen. Toch is angst is nergens voor nodig. Een trafostation kan bijvoorbeeld niet ‘ontploffen’ en je kan in principe gewoon op de grond rondlopen terwijl de componenten boven je in vol bedrijf zijn. Foto door Michel van Giersbergen.

Een luchtfoto werkt beter om inzicht te verkrijgen in de opbouw van een station. Je mag nis wordt er alleen maar verschakeld of doorverbonden. Maar wat voor station het ook is, zonder stations zou het elektriciteitsnet niet kunnen functioneren.

Vervaarlijke spaghetti

De vervaarlijke aanblik van openluchtstations voor hoogspanning, met omhoog stekende bliksempieken, allerlei draden en brommende machines, zorgt er meestal voor dat mensen snel de andere kant op kijken: dat ding wordt niet mooi bevonden. Hoe je de camera ook houdt, een transformatorstation is al snel rommelig op de foto. Voeg daaraan toe de parameters gevaarlijk, ingewikkeld en een hoog Frankensteingehalte en het gevolg is een jammerlijk tekort aan aandacht voor de verrassend simpele, logische opbouw van een hoogspanningsstation.

et in de buurt van zulke stations komen met een drone, maar wanneer je op veilige afstand blijft en binnen de toegestane regels opereert levert een luchtfoto een veel beter overzicht op. Eigenlijk al heel rap zie je dat het lijkt op een meterkast, met rails en in- en uitgaande groepen.

Op een luchtfoto ziet een hoogspanningsstation er opeens veel overzichtelijker uit. We zien twee zogeheten rails over de volle lengte lopen, en daar komen als het ware groepen op binnen. Elk van die binnenkomende verbindingen kan worden losgeschakeld of omgeschakeld. Bovenin de foto zien we transformators, daarmee wordt dit station gekoppeld aan een ander station met een andere netspanning. Dronefoto door PJK.

Stationsfuncties en rollen

Een hoogspanningsstation kan één rol hebben, maar in de meeste gevallen kunnen meerdere functies worden gecombineerd. Sommige combinaties komen vrijwel altijd samen voor. Andere zijn zeldzamer. Wie de opbouw van stations  leert lezen kan vrij snel de meest voorkomende functies en rollen herkennen van achter het hek. Deze functies treffen we aan bij publieke stations, maar ook bij klantstations en op provisoria.

Schakelen
Inkomende verbindingen en aangesloten transformators moeten kunnen worden losgenomen (in en uitschakelen) of van aansluitplek worden veranderd bij onderhoud aan een andere component (verschakelen). Dit wordt gedaan met vermogensschakelaars, scheiders, railschakelaars en zogeheten dubbele- of redundante rails. Zo kan men door slim handelen als het ware iedere in- en uitgaande verbinding of transformator losnemen of van aansluitrail veranderen zodat onderhoud, aanpassing of herstel mogelijk is met zo min mogelijk afschakeling in andere delen van het station of het netwerk. Ook dienen schakelaars om kortsluitingen direct af te schakelen.

Transformeren
Twee of meer zogeheten netvlakken die op verschillende spanningen worden bedreven kunnen niet met een schakelaar aan elkaar worden verbonden. Er is dan een transformator nodig, een machine die de spanning verandert en de twee netvlakken elektrisch scheidt, terwijl het vermogen via een magneetveld alsnog kan worden overgedragen. Transformators vormen het hart van de meeste hoogspanningsstations en ze zijn eenvoudig herkenbaar op het stationsterrein. Vermogen kan van een netvlak met hoge spanning omlaag worden geleid naar een netvlak met een lagere spanning, maar het kan ook moeiteloos andersom.

Klantaansluitingen
Grote zware verbruikers (of producenten) hangen rechtstreeks op het midden- of hoogspanningsnet. Zij hebben meestal een aansluiting vanaf een hoogspanningsstation met een eigen afgaande lijn of kabel. Op het station zijn dan extra velden aanwezig waar vanuit deze klanten aangesloten zitten. Soms is een klantaansluiting een eigen transformator in commercieel bezit die direct op het stationsterrein staat. Het kan ingewikkeld zijn om van achter het hek te herkennen of een aansluiting of transformator aan een klant toebehoort of onderdeel is van het publieke net.

Compensatiemiddelen
In een hoogspanningsnet met hele lange luchtlijnen, maar ook in een net met zowel lijnen als kabels, gedraagt elektriciteit zich niet altijd stabiel. Kabels hebben zogeheten spoel- of inductorwerking en bovengrondse lijnen hebben een sterke capacitieve werking. Deze dingen zorgen voor vereffeningsstromen, blindstroom en reactief vermogen. Ook kan in een hoogspanningsnet opslingering of harmonische vervuiling voorkomen, ingewikkelde dingen die ongewenst zijn en moeten worden beperkt. Met spoelen, filters en condensatorbanken wordt gepoogd deze effecten zo goed mogelijk glad te strijken en deze middelen zijn opgesteld op hoogspanningsstations achter eigen aansluitvelden.

Converters
Interconnecties onderzee of naar zware offshore windparken, en soms ook op land, worden soms uitgevoerd met hoogspanningsgelijkstroom of HVDC. Het elektriciteitsnet zelf werkt echter op wisselstroom en dus moeten gelijkstroomverbindingen telkens aan het wisselstroomnet worden verbonden met gelijkrichters en inverters. Korter gezegd, de elektriciteit moet worden geconverteerd van gelijkstroom in wisselstroom en vice versa. Dat gebeurt op zogeheten converterstations. Vroeger gebruikte men roterende omvormers of kwikdampgelijkrichters, tegenwoordig zijn het grote thyristorhallen (vermogenselektronica).

Omdat veel van deze functies gecombineerd worden behandelen we de stations niet naar deze hoofdfuncties. In plaats daarvan zijn de informatiepagina’s per component ingericht.