Hoogspanningsnet

Een hoogspanningsnet is een netwerk van elektrische geleiders onder hoge spanning waarmee elektrische energie wordt getransporteerd vanaf elektriciteitscentrales en tussen distributienetwerken. Het transport verloopt doorgaans bovengronds door middel van geleiders opgehangen aan hoogspanningsmasten, maar op bepaalde plaatsen worden ook ondergrondse kabels gebruikt (bijvoorbeeld door natuurgebieden of stedelijke gebieden) en er bestaan ook zeekabels op of in de zeebodem.

Hoogspanningslijnen in Qatar

Bij de koppeling van netwerken bevinden zich verdeelstations, waar de spanning wordt getransformeerd naar een lagere waarde. Doorgaans duidt men met hoogspanningsnet een netwerk aan dat gebruikmaakt van spanningen van ten minste enkele tientallen kilovolt (bijvoorbeeld 50 kilovolt in Nederland, 30 kilovolt in België). De onderliggende netwerken met lagere spanningen noemt men dan het middenspanningsnet.

In onderstations wordt de spanning getransformeerd naar een lagere waarde. Dit gebeurt door transformatoren. De spanning wordt aangegeven in kilovolt (kV).

Voordeel hoogspanning
Het hoogspanningsgelijkstroomstation van Etzenricht

Het voordeel van energietransport onder hoogspanning is een hogere transportcapaciteit en een lager transportverlies. Bij het transport van eenzelfde vermogen is bij een 10 keer zo hoge spanning de stroomsterkte een tiende, waardoor de geleiders dunner kunnen zijn of waardoor bij gelijke dikte van de geleider de verliezen in het net een honderdste zijn. De verliezen in een geleider als gevolg van de opwekking van warmte zijn namelijk afhankelijk van de weerstand van de geleider (R) en de stroomsterkte (I). Zij zijn dus niet rechtstreeks afhankelijk van de spanning. De weerstand van een kabel is vervolgens weer afhankelijk van zijn lengte, zijn diameter en uiteraard van het materiaal. Als er stroom door een geleider loopt, wordt er warmte gegenereerd en ontstaat er een potentiaalverschil: de spanning ten opzichte van aarde aan het begin van de geleider is hoger dan die aan het einde. Volgens de Wet van Joule is de hoeveelheid energie afhankelijk van de stroomsterkte, de weerstand van de geleider en de tijd: W=I² x R x t .

Uit bovenstaande formule blijkt de enorme invloed van de stroomsterkte, dus het is van belang deze waarde zo laag mogelijk te krijgen. Om dezelfde hoeveelheid energie per tijdseenheid te transporteren kan men de stroomsterkte laten afnemen door de spanning omhoog te brengen. Het vermogen is namelijk het product van de spanning en de stroomsterkte.

Omdat wisselstroom de eigenschap heeft dat de spanning eenvoudig is om te zetten ofwel te transformeren, is er na de uitvinding van de elektriciteit snel gekozen voor netwerken op basis van wisselspanning, om transport tussen de elektriciteitscentrale en de eindgebruiker zo efficiënt mogelijk te maken.

Voor transmissie van grote vermogens over lange afstanden is na de opkomst van vermogenelektronica gelijkspanning (hoogspanningsgelijkstroom) weer belangrijk geworden. Doordat bij gelijkspanning het skineffect niet optreedt, is er minder transportverlies.

Historie

Het eerste transport van driefasen wisselstroom met hoogspanning vond plaats tijdens de Internationale Elektrotechnische Tentoonstelling van 1891 in Frankfurt am Main. Een 25 kV bovengronds aangelegde hoogspanningslijn van 175 kilometer verbond Lauffen am Neckar met het tentoonstellingsterrein in Frankfurt.

Opbouw van het net

Hoogspanningsnetten in Nederland en België verschillen van elkaar. Nederland en België maken deel uit van het internationale net Entsoe.[1]

Nederland
110 kV Onderstation te Bolsward

De eerste koppeling tussen twee elektriciteitscentrales in Nederland was tussen Rotterdam en Den Haag. Dit gebeurde door middel van een ondergrondse oliegevulde hoogspanningskabel (oliedrukkabels). Om de oliedruk op peil te houden en te bewaken, bevonden zich op verschillende punten gebouwtjes met meetapparatuur en expansievaten. Langs de A13 staan nog twee van die gebouwtjes, die nu de status van industrieel erfgoed hebben. De olie zorgt, samen met papierwikkelingen om de geleiders, voor de isolatie.

Het hoogspanningsnet in Nederland is opgebouwd uit:

  • Het landelijk koppelnet van 380 kV (220 kV in Noord-Oost Nederland): dit netwerk verbindt alle grote elektriciteitscentrales in Nederland met elkaar en met het buitenland.
  • Het 150 kV-net (110 kV in Noord-Oost Nederland)
  • Het 50 kV-net

Het 10 kV-net, ook wel het middenspanningsnet genoemd, wordt doorgaans niet onder het hoogspanningsnet gerekend. Dit 10 kV-net voedt de transformatorhuisjes, waar de spanning wordt getransformeerd naar laagspanning (het lichtnet van 230 volt (resp. 400 volt krachtstroom) of 690 volt (industriespanning)).

Historisch gezien waren de 110 kV- en 150 kV-netten de hoofdaders van de toen nog provinciale elektriciteitsmaatschappijen. De lagere spanningen werden gebruikt voor regionale distributie of verzorging van gebieden met weinig vraag. Het koppelnet was bedoeld om een betere verdeling te kunnen maken tussen productiecapaciteit en vraag. Met de privatisering en herstructurering van de elektriciteitsmarkt is deze functie nog belangrijker geworden.

Er zijn gebieden in Nederland waar de spanning van 150 kV of 110 kV rechtstreeks wordt omgezet naar 20 kV of 10 kV.

Het koppelnet is vrijwel geheel bovengronds. In Zuid-Holland wordt als experiment 20 km ondergrondse hoogspanningskabel van 380 kV aangelegd. Volgens onderzoekers van de TU Delft is het mogelijk die lengte aan leidingen ondergronds te brengen zonder de leveringszekerheid in gevaar te brengen.[2]

De 150 kV- en 110 kV-netten bestaan uit zowel bovengrondse lijnen als ondergrondse kabels. Het 50 kV-net ligt vrijwel geheel ondergronds, hoewel er met name in de Gelderse Vallei, in de zuidelijke delen van Zuid-Holland en in Zeeland nog enkele verbindingen bovengronds zijn.

Het Nederlandse hoogspanningsnet ligt over de NorNed-kabel verbonden met het hoogspanningsnet van Noorwegen. Dit is vooral van belang voor buffering. Bij tekort op het Nederlands hoogspanningsnet, kan Nederland elektriciteit betrekken van de waterkrachtcentrales in Noorwegen. Bij overschot aan elektriciteit op het Nederlands hoogspanningsnet, kan Nederland het overschot kwijt aan Noorwegen om water weer omhoog te pompen in hun waterkrachtcentrales.

Het Nederlandse hoogspanningsnet ligt verbonden met het hoogspanningsnet van Duitsland. Zo kan Nederland tekorten of overschotten van vooral windenergie uitwisselen met Duitsland. Anno 2015 wordt gewerkt aan de totstandkoming van een nieuwe 380 kV-verbinding tussen Doetinchem en Wesel. Het Nederlandse hoogspanningsnet ligt over de BritNed-kabel verbonden met het hoogspanningsnet in Groot-Brittannië. Het Nederlandse hoogspanningsnet zal in 2019 over de COBRA-kabel verbonden worden met het hoogspanningsnet in Denemarken.

België
De dwarsregeltransformator van 400 MVA te Monceau-sur-Sambre die het Belgische hoogspanningsnet verbindt met het Franse hoogspanningsnet te Chooz

Het hoogspanningsnet in België is opgebouwd uit:

  • Het landelijk koppelnet van 150 kV tot 380 kV.
  • Regionale netten van 30 kV, 36 kV & 70 kV.

Het Belgische hoogspanningsnet omvat 8276 km; 5674 km aan bovengrondse of luchtlijnen en 2602 km aan ondergrondse kabels. Het telt meer dan 800 hoogspanningsposten.

Langs de 380 kV-lijnen verlopen de internationale transits en zijn de kerncentrales en de spaarbekkencentrale van Coo aangesloten. De verbindingen van 220 en 150 kV transporteren de elektriciteit naar belangrijke verbruikscentra en waarborgen het binnenlandse verkeer. De verdere verdeling naar de injectiepunten van de netten van de distributiemaatschappijen verloopt grotendeels via verbindingen van 70 en 36 kV. Grote industriële verbruikers zijn rechtstreeks op het hoogspanningsnet aangesloten.[3]

Het Belgische hoogspanningsnet is te Monceau-sur-Sambre over een dwarsregeltransformator gekoppeld aan het Franse net te Chooz. Het Belgisch hoogspanningsnet is te Zandvliet over een dwarsregeltransformator gekoppeld met het Nederlands net. ELIA voert een project ALEGrO uit om het Belgisch hoogspanningsnet te Luik over een 400 kilovolt HVDC hoogspanningslijn te verbinden met het Duitse hoogspanningsnet te Aken.[4] ELIA voert een project Nemo Link uit om het Belgisch hoogspanningsnet te Zeebrugge over een HVDC hoogspanningslijn te verbinden met het Britse hoogspanningsnet te Richborough.[5]

Zie ook
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.