Geleider (hoogspanning)

aluminium geleiders; Links met centrale staalkabel (ACSR), rechts met glasvezel-kunststofcomposiet (ACCC)

Een geleider van een bovengrondse hoogspanninglijn is een draad die elektrische energie transporteert. Geleiders hangen aan hoogspanningsmasten.

Geleiders hebben geen isolerende mantel, ze zijn "kaal", zodat kortsluitingen en ongewenste stroompaden over het algemeen alleen worden voorkomen door veiligheidsafstanden. De geleiders worden daarom voldoende hoog boven de grond opgehangen en met goede isolatie aan de hoogspanningsmasten bevestigd. Het traject moet vrij zijn van hoge obstakels. Kale geleiders hebben het voordeel dat ze hun warmte ongehinderd aan de omringende lucht kunnen afgeven.

Kabels die onder de grond liggen hebben juist wel een isolerende mantel, en hun gewicht is van weinig belang.

Vaak hangen helemaal bovenaan hoogspanningsmasten ook draden die functioneren als bliksemafleiders, en geen elektriciteit transporteren. Dat zijn de bliksemdraden.

Geleiderbundels

Om meer stroom te kunnen voeren kunnen geleiders worden gebundeld. Dat wordt soms gedaan bij voor spanningen tussen 100 kV en 250 kV, en bij hogere spanningen bijna altijd. De geleiders van een bundel worden bij elkaar gehouden door bundelafstandhouders (ook wel veldafstandhouders genoemd). Afstandhouders zijn er in vele soorten en maten. Ze zorgen dat de draden onderling op vaste afstand gehouden worden en niet tegen elkaar kunnen komen (wat slijtage en een onprettig geluid kan geven).

Voordeel van een bundel boven een enkele (dikkere) geleider:

• Draden in een bundel kunnen hun warmte beter kwijt
• Als gevolg van het skineffect loopt aan de buitenzijde van elke geleider de meeste stroom; een bundel heeft meer "buitenzijde" dan een enkele draad van dezelfde doorsnede.

In Nederland worden hoogstens vier draden in gebundeld, maar bijvoorbeeld in China worden soms bundels gemaakt van acht geleiders.

• Bundelafstandhouders
• 
  Afstandhouder in een tweebundel
• 
  Afstandhouder in een driebundel
• 
  Grootste maat is ruim een halve meter
• 
  Afstandhouder voor een vierbundel
• 
  Afstandhouder voor een vierbundel
• 
  Bundels met zes geleiders
• 
  Afstandhouder voor acht geleiders

Materialen

Het meest economische compromis tussen materiaalkosten, gewicht en elektrische geleidbaarheid wordt geboden door aluminium. Dat geleidt minder goed dan koper, maar is aanzienlijk goedkoper en lichter van gewicht. Bovendien corrodeert aluminium niet doordat het een beschermlaag van aluminiumoxide vormt. Geleiders van puur aluminium kunnen echter alleen voor korte overspanningen worden gebruikt omdat ze anders breken onder hun eigen gewicht of door wind- of ijsbelasting.

Stalen kabels bieden wel een hogere treksterkte, maar de elektrische weerstand van staal is aanzienlijk hoger dan die van aluminium.

Daarom worden gecombineerde aluminium-staalkabels veel gebruikt - vooral voor grote overspanningen. Ze hebben een stalen kern aan de binnenkant, die zorgt voor mechanische (trek)sterkte, en daar omheen aluminiumdraden (rond, of trapeziumvormig), die zorgen voor een goede elektrische geleiding.

Kabels gemaakt van AA6201 (Aldrey), een aluminiumlegering met 0,5% magnesium en 0,5% silicium, bieden een hoge treksterkte, zelfs zonder stalen kern.

Geleiders voor hoge temperaturen

Omdat aluminium bij hogere temperaturen zacht wordt, mag de bedrijfstemperatuur van dergelijke geleider niet hoger worden dan rond de 80° C. De geleiders gaan anders te veel doorhangen.

Naast conventionele aluminium geleiders worden ook hogetemperatuurgeleiders gebruikt:

• conventionele hogetemperatuurgeleiders (TAL-geleiders); Door de toevoeging van zirkonium wordt de toelaatbare temperatuur verhoogd tot 150 °C. Daarmee wordt ook de toelaatbare stroomsterkte 50 tot 60 % hoger. De kosten bedragen ongeveer 1,8 maal de kosten van conventionele aluminium geleiders.
• Geleiders voor hoge temperaturen die weinig uitzakken (HTLS): ACCC- en ACCR-geleiders hebben elk een kern van koolstofvezelmateriaal met een glasvezelmantel; aluminiumlegeringen die bestand zijn tegen hoge temperaturen worden gebruikt als geleidend materiaal. Met dergelijke typen geleiders kan een verdubbeling van de stroomdraagcapaciteit worden bereikt met een kostenstijging van 3 tot 8 keer, vergeleken met conventionele aluminium geleiders.

De kern van HTLS-geleiders kan beschadigen als de geleider te sterk gebogen wordt. Dat vereist speciale voorzieningen bij het inhangen. Persmoffen kunnen bij dit type niet worden gebruikt.

De hogere temperaturen gaan samen met extra transmissieverliezen. Die zouden voorkomen kunnen worden door meer of dikkere geleiders te gebruiken, maar dan zouden ook de masten moeten worden aangepast aan het grotere gewicht van de geleiders, en dat kost veel tijd en geld.

Afkortingen

Er zijn heel wat afkortingen die aangeven wat voor materiaal er gebruikt wordt in geleiders. De afkortingen zijn niet gestandaardiseerd en kunnen per leverancier verschillen.

Afkorting	Betekenis
AAAC	All Aluminium Alloy Conductor
AAC	All Aluminium Conductor
AACSR	All Alloy Aluminum Conductor Steel Reinforced
AASC	Aluminum Alloy Stranded Conductor
ACAR	Aluminum Conductors Alloy Reinforced
ACCC	Aluminum Conductor Composite Core (HTLS)
ACCR	Aluminum Conductor Composite Reinforced (HTLS)
ACFR	Aluminum Conductor Fiber Reinforced
ACSR	Aluminum Conductor Steel Reinforced
ACSS	Aluminum Conductor Steel Supported
AMS	Aluminium Magnesium Silicium
HTLS	High temperature low sag

Eigenschappen

Eigenschappen van enkele maten geleider (ACSR) van een willekeurige leverancier:

Aanduiding	16/2,5	265/35	400/95	1045/45	eenheid
Diameter	5,4	22,4	27,9	43	mm
Doorsnede	17,8	297,7	462,6	1090,9	mm2
Weerstand	1,8769	0,1095	0,0771	0,0277	Ohm / km
Gewicht	61,6	994,4	1721,3	3248,2	kg / km
Continustroom max.	105	680		1580	Ampère
Treksterkte	5,8	81,4	156,3	218,9	kN
Draden (alu/kern)	6/1	24/7	30/7	72/7
Materiaal	Aluminium met stalen kern
Toegestane temperatuur	-25 tot +80				°C
Normen	DIN 48204, EN 50182, IEC 61597

De weerstand kan ook worden opgegeven in procenten IACS (de standaardwaarde voor de elektrische geleidbaarheid van commercieel verkrijgbaar koper).

Een geleider wordt meestal samengesteld uit een aantal individuele draden. In het verleden waren die rond, maar bij modernere geleiders zijn ze min of meer trapeziumvormig.

Ophanging

Geleiders worden uiteraard geïsoleerd opgehangen (bliksemdraden niet). Ze hangen aan isolatorkettingen, en/of staafisolatoren van keramiek of, moderner, van kunststof. Soms zijn er bij de ophangpunten nog gewichten aan bevestigd.

Er zijn diverse manieren van ophangen van de geleiders. Veel voorkomend, vooral bij vakwerkmasten zijn:

• Ophanging aan een recht naar beneden hangende isolator of isolatorketting (enkel of dubbel). Dit komt het meeste voor.
• Afspanning, waarbij de isolatoren in het verlengde van de geleiders lopen en de spankracht opvangen.
• V-ophanging, waardoor de geleiders geen zijwaartse beweging kunnen maken. Dat kan van belang zijn om kortsluiting te voorkomen, of om te zorgen dat de magneetvelden binnen de perken blijven.
• Halfverankering: daarbij hangen de isolatoren als een omgekeerde V.

Combinaties hiervan worden ook toegepast. Verder zijn nog andere mogelijkheden, zoals bij de Wintrack, met twee isolatoren waarvan er een drukkracht uitoefent (wat niet kan met isolatorkettingen). Ook de Britse T-pylon en de Franse Équilibre hebben een afwijkende ophanging.

In sommige omstandigheden wordt een afstandhouder geplaatst tussen geleider(bundel)s onderling.

• Ophanging geleiders
• 
  De meest voorkomende ophanging: isolatoren verticaal
• 
  Afspanning met daaronder de "bretel" met de doorverbinding tussen geleidersecties
• 
  Isolatoren in V-vorm
• 
  Halfverankering, isolatoren als omgekeerde V
• 
  Afspanning gecombineerd met V-vorm en gewicht
• 
  Ophanging aan een Wintrack
• 
  Dubbele halfverankering met V-vorm voor de middelste geleiders
• 
  Afstandhouders tussen vierbundels

Configuratie

In de meeste elektriciteitsnetten wordt driefasespanning (draaistroom) gebruikt. Daarom hebben wisselspanningscircuits elk drie geleiders (of geleiderbundels). De onderlinge posities daarvan, de configuratie, is meestal:

• naast elkaar, zie eenvlaksmast
• twee naast elkaar en eentje er boven of er onder (tweevlaksconfiguratie); een specifieke vorm is:
  • donauconfiguratie, zie Donaumast
• boven elkaar (drievlaksconfiguratie); een specifieke vorm is:
  • tonconfiguratie, zie tonmast

Het komt voor dat meerdere configuraties in dezelfde mast worden gecombineerd.

De positie van de bliksemdraden heeft geen verband met die van de geleiders.

De meeste masten in Nederland dragen twee circuits, soms drie of vier, en ook enkelcircuitmasten komen voor. Masten met drie of vier circuits zijn meestal drievlaksmasten.

In Duitsland komen ook lijnen voor met circuits van twee geleiders. Die worden gebruikt voor de tractiestroom voor het Duitse spoorwegnet. In China bestaan bovengrondse gelijkspanningslijnen; ook die hebben circuits van twee geleiders.

• Geleiderconfiguraties
• 
  Eenvlaks: alle geleiders hangen op dezelfde hoogte
• 
  Donau: twee gelijkzijdige driehoeken met de punt boven
• 
  Drievlaks, twee circuits
• 
  Drievlaks, drie circuits
• 
  Ton
• 
  Combinatie van tonconfiguratie (boven) een eenvlaksconfiguratie (onder)

Doorverbinden

Leveranciers leveren haspels met daarop hooguit enkele kilometers geleider. Vrijwel alle hoogspanningslijnen zijn veel langer dan op een enkele haspel past. De geleidersegmenten moeten dus worden doorverbonden. Dat gebeurt meestal in afspanmasten (waaronder hoekmasten), in de lussen ("bretels" genaamd) die onder de draagarmen hangen. Daar worden dan de uiteinden van de segmenten met aan elkaar vastgemaakt. Het komt ook voor dat de geleiders eindigen in klemmen waar een soort lippen aan vastzitten. Aan die lippen wordt dan een los stuk draad vastgemaakt. Een enkele keer wordt een persmof gebruikt tussen masten in. Er zijn ook andere, minder gebruikte manieren, bijvoorbeeld bij Wintrackmasten. Daar zit de doorverbinding in een horizontaal cirkelsegment.

• 
  Haspels met hoogspanningsgeleiders
• 
  Bretel met de verbinding tussen geleidersecties, tevens een voorbeeld van afspanning
• 
  Apart stuk draad verbindt de geleidersecties
• 
  Persmof in een 150kV-lijn
• 
  Doorverbinding in een Wintrackmast

Normen

Er bestaat een aantal normbladen met betrekking tot geleiders. Enkele voorbeelden:

• NEN-EN-IEC 62219:2002 - Geleiders voor bovengrondse lijnen - Uit niet-rond draad in concentrische lagen samengeslagen geleiders
• NEN-EN 50182:2001 - Geleiders voor bovengrondse lijnen - Uit ronde draad in concentrische lagen samengeslagen geleiders

Zie ook

• Bliksemdraad

Bronnen, noten en/of referenties

Bronnen

• Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel Leiterseil op de Duitstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.
• Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel ACCC conductor op de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.
• Hoogspanningsdraden. hoogspanningsnet.com. Gearchiveerd op 18 januari 2024. Geraadpleegd op 11 maart 2024.
• Introduction to Bare Overhead Conductors. Southwire.com. Gearchiveerd op 3 oktober 2024. Geraadpleegd op 3 oktober 2024.

---

Noten

---

Externe link

• Beter Benutten hoogspanningsverbindingen: Diemen-Lelystad, video van TenneT over vervanging van geleiders door nieuwe van type HTLS.

Mediabestanden

Zie de categorie Geleiders voor bovengrondse elektriciteitslijnen van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.

Mediabestanden

Zie de categorie Geleiderbundels van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.

Mediabestanden

Zie de categorie Afstandhouders van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.