Hoogspanningsmast

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Hoogspanningsmast bij Papekop
Landschap vol masten (België - Steendorp) 150 tot 380kV lijnen

Hoogspanningsmasten worden gebruikt voor het transport van grote hoeveelheden elektrische energie over relatief grote afstanden.

Elektriciteit op hoogspanningsniveau wordt vaak bovengronds getransporteerd met leidingen die op veilige afstand boven de grond worden opgehangen aan hoge masten. Deze masten worden hoogspanningsmasten of -pylonen genoemd. Veruit de meeste hoogspanningsmasten zijn zogeheten vakwerk- of lattenmasten. Deze masten bestaan uit tientallen tot honderden metalen latten (hoekprofielen) die met bouten aan elkaar zijn bevestigd. In de meeste hoogspanningsmasten is hoegenaamd niets gelast.

Verschillende delen van een hoogspanningsmast[bewerken]

In vakwerk-hoogspanningsmasten zijn een aantal min of meer afzonderlijke bouwkundige delen te herkennen die bij elk ontwerp min of meer terugkomen.

Het broekstuk is het onderste gedeelte van de mast. Het zijn de vier poten waarmee de mast op zijn heipalen staat. Dit deel bepaalt in belangrijke mate de windbestendigheid van de mast. Heel kleine masten hebben soms geen broekstuk om het grondoppervlak te minimaliseren. Maar bij heel grote masten draait dit zich juist om omdat het broekstuk dan groot genoeg wordt om het voor vee en voor landeigenaren mogelijk te maken er met landbouwmachines onderdoor te werken.

De toren staat bovenop het broekstuk en dit deel bepaalt de hoogte van de mast en hoeveel traversen eraan kunnen. In Nederland is het gebruikelijk dat de toren enigszins taps is. Deze vorm is sterker dan een rechte toren en het wekt een aangenamer aanzicht.

Aan de toren zitten de traversen, de 'armen' die naar beide kanten uitsteken en waaraan de kabels zijn opgehangen. Traversen bestaan in de Benelux altijd uit een horizontaal lattenwerk waaraan bovenaan trekschoren zijn bevestigd, zodat het geheel bij benadering de vorm van een rechthoekige driehoek krijgt. Heel kleine traversen in oude masten voor 50 kilovolt missen deze trekschoren soms.

Tenslotte is het het topstuk, dat bovenop de toren staat en de top van de mast vormt. Het topstuk mag esthetisch lijken, maar het topstuk heeft in de meeste gevallen wel degelijk een functie. Het is de voorkeursplek voor blikseminslag en soms zit er ook een bliksemdraad op bevestigd.

Het is mogelijk dat bij bepaalde mastontwerpen één of meerdere van deze onderdelen een afwijkende vorm heeft of zelfs afwezig is, maar het grootschalige beeld is doorgaans zoals hierboven geschetst. Er bestaan naast vakwerkmasten ook buismasten: hoogspanningsmasten die bestaan uit een holle, gesloten metalen constructie die doorgaans een scherpe kegelvorm heeft. Deze masten zijn in Nederland en België beduidend minder aanwezig dan vakwerkmasten. De onderdelen hiervan volgen goeddeels de naamgeving van de vakwerkmasten.

Geleiders[bewerken]

Aan de hoogspanningsmasten hangen hoogspanningskabels, de geleiders geheten. Omdat de opgewekte stroom van de centrales 3-fasig is, is het aantal geleiders aan een hoogspanningsmast altijd 3 of een veelvoud hiervan (meestal 6, soms 9 of 12). Eén zo'n driefasensysteem van drie geleiders wordt een 'circuit' genoemd, en een circuit kan worden opgevat als een volwaardige eenheid waarmee elektrische energie kan worden getransporteerd. In de meeste hoogspanningslijnen binnen Nederland en België hangen twee van zulke circuits omwille van redundantie (in dit geval het verkleinen van de kwetsbaarheid voor storingen).

Een geleider kan bestaan uit één enkele kabel, maar het komt ook veel voor dat een geleider op zijn beurt weer bestaat uit 2, 3 of 4 afzonderlijke draden van aluminium met een stalen kern die door afstandhouders op korte afstand aan elkaar bevestigd zitten. Iedere kabel is gemiddeld drie tot vier centimeter dik, maar wanneer de kabels per geleider gebundeld zijn kan de hoogspanningslijn meer vermogen aan. Dit is vergelijkbaar met een snelweg: een weg met twee rijstroken heeft misschien dezelfde maximumsnelheid als een weg met vijf rijstroken (in deze analogie de elektrische spanning), maar er kunnen natuurlijk wel meer auto's tegelijk overheen (de elektrische stroom).

De geleiders worden aan de masten opgehangen door middel van isolatorkettingen. Die bestaan bij de meeste hoogspanningslijnen uit losse schotels van porselein of glas: zogeheten glaskap-isolatoren. Deze isolatoren kunnen met een "klok en klepel" constructie in elkaar gehaakt worden. Om overslag van spanning zo veel mogelijk te beperken zijn de schotels aan de onderkant gegroefd. De lengte van de kettingen varieert met de gebruikte spanning. Voor 50 kV zijn maar een paar schotels nodig, terwijl er voor 380 kV meer dan 20 gebruikt moeten worden. Bij de laatste spanning zijn de kettingen dan ook meerdere meters lang. Met enige ervaring is hierdoor op afstand al te zien welke spanning er getransporteerd wordt. Tegenwoordig is echter ook de kunststof-isolator in opkomst. Deze isolators hebben als voordeel dat ze minder wegen en geen last van uitslijting hebben, maar de nadelen zijn dat ze op maat moeten worden gemaakt en dat ze minder lang bestand zijn tegen vlamboogvorming.

Bliksemdraden[bewerken]

Bovenop de hoogspanningsmast kan men doorgaans één, twee of drie dunne kabels aantreffen die ongeïsoleerd direct op het mastlichaam zijn vastgeschroefd. Dit zijn de bliksemdraden en ze dienen als bliksemafleider. Om te voorkomen dat vogels in de draden vliegen (zogenaamde draadslachtoffers) worden er soms vogelweringspiralen aan de bliksemdraad gehangen om de zichtbaarheid te vergroten. Ook zitten er op verschillende locaties (gekleurde) bollen op de bovenste of onderste lijnen. Deze dienen als baken voor de lucht- en scheepvaart. In enkele van deze bollen zitten radarreflectoren, die opgevangen worden door de radar van vliegtuigen en schepen. Deze beide soorten bollen dienen als waarschuwing voor beide groepen. De veronderstelling dat de bollen er zitten ter bescherming van (trek)vogels is een fabel, hoewel het secundair ook vogels extra kan waarschuwen.

Verschillende mastfuncties[bewerken]

Wie goed kijkt naar een hoogspanningslijn, ziet dat niet alle masten hetzelfde zijn. De meeste hoogspanningsmasten zijn zogeheten draag- of steunmasten. Deze masten tillen de kabels alleen op van de grond, maar andere krachten worden er niet opgevangen. Afspanmasten doen dat wel, bijvoorbeeld op plekken waar de hoogspanningslijn van richting verandert. Afspanmasten zijn over het algemeen wat zwaarder gebouwd dan steunmasten.

Om asymmetrie in het drie-fasensysteem te verminderen worden in sommige verbindingen op regelmatige afstanden de kabels binnen een circuit gewisseld. De hoogspanningsmast op de bovenste foto is zo'n wisselmast, hier voor de spanning van 380 kV.

Mastontwerpen- en soorten[bewerken]

Hoogspanningsmasten bestaan in veel verschillende ontwerpen. De reden hiervan is complex en het heeft verschillende oorzaken. Eén van de redenen is dat zware 380 kV-circuits natuurlijk een sterkere mast vereisen dan een klein 110 kV-circuit. Maar een andere reden is dat het hoogspanningsnet langzaamaan is gegroeid tot wat het nu is. Hoewel Tennet tegenwoordig vrijwel alle hoogspanningslijnen van Nederland beheert was dat vroeger niet het geval. Toen waren hoogspanningslijnen eigendom van nutsbedrijven. Deze verschillende bedrijven hielden er hun eigen voorkeuren en aannemers op na om hoogspanningslijnen te bouwen. Wanneer voortschrijdende technische inzichten tien jaar later meer voordelen voor een ander mastontwerp toonden bij de aanleg van een nieuwe verbinding, werd er een ander ontwerp gebruikt.

Ondanks dat er in Nederland ten minste vijftig verschillende mastontwerpen in gebruik zijn, kunnen al deze ontwerpen worden ingedeeld in tien grote verzamelgroepen door te kijken in welke configuratie de geleiders aan de mast zijn opgehangen. Zo bestaan er onder andere zogeheten donaumasten, tonmasten en deltamasten, ieder met hun eigen specifieke kenmerken.[bron?]

Verkabeling[bewerken]

Veel mensen ervaren de hoogspanningsmasten als een storend element in het landschap (horizonvervuiling). De overweging om de hoogspanningslijnen niet als ondergrondse kabels (zogeheten verkabeling) te leggen zijn echter niet alleen maar van economische aard. Hoewel energiedistributie met bovengrondse hoogspanningslijnen goedkoper is dan met ondergrondse kabels, zijn er daarnaast ook technische bezwaren. In de tijd dat de eerste hoogspanningslijnen gebouwd werden was het technisch nog niet mogelijk betrouwbare ondergrondse kabels te produceren. Pas de laatste jaren is men zo ver dat ondergrondse kabels voor het landelijk koppelnet (380 kV) kunnen worden gelegd. Daarnaast hebben ondergrondse kabels het probleem dat ze een hoger transportverlies kennen dan luchtlijnen.

Hoogste hoogspanningsmasten[bewerken]

Enkele van de hoogste hoogspanningsmasten ter wereld is te vinden in onderstaand overzicht.

Toren Jaar Land Plaats Hoogte Opmerkingen
Hoogspanningsmasten aan de Jangtsekiang 2003 Vlag van China China Jiangyin 346,5 m Hoogste hoogspanningsmasten ter wereld
Sutro Tower 1973 Vlag van Verenigde Staten Verenigde Staten San Francisco 295 m [1]
Hoogspanningsmasten van de Pearl River Crossing 1987 Vlag van China China 253 m
Hoogspanningsleiding over het Suezkanaal 1999 Vlag van Egypte Egypte 226 m
Pylonen van Messina 1957 Vlag van Italië Italië Messina 200 m Niet meer in gebruik als hoogspanningsmast
Pylonen van Cádiz 1955 Vlag van Spanje Spanje Cádiz 158 m Hoogspanningsmasten
Pylons of Ghesm Crossing 1984 Vlag van Iran Iran Strait of Ghesm 130 m Een van de hoogspanningsmasten die op een caisson in zee staat

Fotogalerij[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Sutro Tower, International Database for Civil and Structural Engineering (laatst bekeken op 28/06/2014)

Externe links[bewerken]