Hoogspanningsmasten in Gelderland

[Peter]

Prachtige fotoreportage. Het is voor Nederland inderdaad wel bijzonder dat 150kV lijnen zo diep de stad in gaan en pal over huizen lopen. Helaas is het binnenkort dan wel verleden tijd. Het valt me ook op dat de standaard PGEM drievlaksmast voor hedendaagse begrippen echt heel laag is. Alleen jammer dat de GSM-terreur hier ook zo heeft toegeslagen.

[Tom]

De mast is op zich vrij groot maar om voor mij onduidelijke redenen hebben ze de verticale afstand tussen de traverses erg ruim gemaakt. Ik heb vergeleken met de latere tonmasten en die afstand tussen de traverses is wel 30% kleiner. Natuurlijk mede mogelijk door de tonvorm, maar toch. De tonmasten hebben inderdaad een grotere hoogte van de ondertraverse, zodat die kabels hoger hangen.

Wat voor mij ook onduidelijk is waarom ze hier bij de PGEM van hun geloof zijn gevallen en kozen voor een dennenboommast in plaats van een tonmast. Zou dat Duitse invloed zijn of mode van die tijd?

[Ruben]

De traversen staan bij de denneboommasten verder uit elkaar dan bij de tonmasten van de PGEM. De denneboommasten van de PGEM lijken ook lager dan de tonmasten.

Cheers Ruben

[Tom]

De meting was gebaseerd op de tekening uit het PGEM-gedenkboek van 1955, scan van ET. Daar staan de mastbeelden op schaal ingetekend. Nog eens nagemeten met de pixeltelmethode. Tussen haakjes de tonmast. Tophoogte van de mast: 37,0 m (35,0), Hoogte tot positie onderste geleider: 17,2 m (18,9), Tussenafstand traverses: 6,1 m (4,4).

Als ik het zo opschrijf, komen de maten bijna precies overeen met een 220 kV-mast van de IJsselcentrale in de lijn Harculo - Hengelo, die hebben (hadden) ook 6 meter tussenafstand en 17 meter hoogte tot onderste kabel. Zouden ze nog de mogelijkheid hebben opengehouden in de jaren dertig om een 220 kV-net te bouwen?

[Ruben]

Mooi nagemeten Tom.

Maar je weet wel dat de denneboommasten van de PGEM ouder zijn dan van de IJsselmij er zit zo'n acht jaar verschil tussen. En met de tonmast maar twee jaar.

Cheers ruben

[Hans]

Wat voor mij ook onduidelijk is waarom ze hier bij de PGEM van hun geloof zijn gevallen en kozen voor een dennenboommast in plaats van een tonmast. Zou dat Duitse invloed zijn of mode van die tijd?

Dat heb ik me ook wel eens afgevraagd. Er is lang geleden niet voor niets voor de tonvorm gekozen. Het enige wat ik me kan bedenken is dat een drievlaksmast (zolang de dennenboomvorm tenminste niet te uitgesproken wordt) iets minder materiaal nodig heeft. De lange, zware traversen in het midden ontbreken. Dat kan in de kosten schelen en het smalle verticale profiel dat volgens het bekende boekje van Jhon van Veelen ook een bewuste keuze was wordt er niet door veranderd.
Goed bevallen deed het blijkbaar toch niet. Begin jaren 50 ging de PGEM gewoon weer terug op de tonmastentoer.

Ik zou stiekem wel eens willen weten wat het in heel Nederland wel niet aan transportverliezen zou schelen wanneer het hele net zou hebben bestaan uit ideale of bijna ideale tonlijnen met op de juiste plekken fasewissels.

[Ruben]

Misschien hebben ze eerst simpele masten gebouwd vanwege dat de oorlog net voorbij was en Nederland weer opgebouwd moest worden, want de lijn van Nijmegen naar Apeldoorn is in 1949 gebouwd maar 4 jaar na de bevrijding. Ik denk dat ze weer na de tonmasten zijn over gegeaan nadat er weer genoeg materialen beschikbaar waren om zwaardere masten te bouwen zoals de tonmasten lijn van Nijmegen naar Doetinchem via Zevenaar.

Cheers Ruben

[ElektroThriller]

Ik zou stiekem wel eens willen weten wat het in heel Nederland wel niet aan transportverliezen zou schelen wanneer het hele net zou hebben bestaan uit ideale of bijna ideale tonlijnen met op de juiste plekken fasewissels.

Onder transportverliezen versta ik de optelsom van een aantal I-kwadraat x R's. Eerlijk gezegd zie ik geen grote invloed hierop van het masttype.
Bij een masttype is er een samenspel van breedte en hoogte. Een circuit kan 1 (MaasWaal), 2 (donau) of 3 (ton, denneboom) traversehelften in beslag nemen. Bij 1 geleider/traversehelft is de traverse korter dan bij 3/traversehelft. Meer traversen -> slanker, maar hoger. De totale lengte aan koperdraad is daar nagenoeg volledig onafhankelijk van.
Men was er indertijd helemaal niet mee bezig, maar slanke/hoge masttypen hebben een kleinere stralingsfootprint dan brede/lagere masttypen. Maar dit terzijde.

[Hans]

Onder transportverliezen versta ik de optelsom van een aantal I-kwadraat x R's. Eerlijk gezegd zie ik geen grote invloed hierop van het masttype.

Dat is niet het hele verhaal. Met het risico een beetje af te dwalen van het hoofdonderwerp van dit topic ga ik er toch even op in. Als het uit de hand loopt kan het topic gesplitst worden.

Koperverliezen zijn inderdaad in principe gelijk bij een gegeven geleiderdoorsnede, circuitlengte, temperatuur en netspanning. Maar er zijn ook andere posten die transportverlies geven. De configuratie van de geleiders heeft ook invloed. Alle drie geleiders lopen 1/3e uiteen in hun cyclus en omdat ze niet op een oneindige afstand van elkaar hangen, beïnvloeden ze elkaar door inductie. Ook is er beïnvloeding van de draden door de aarde en de afstand daartoe.

Bij een horizontale, vlakke configuratie zoals aan hamerkopmasten (m.u.v. de maaswaaltjes), aan meeliftende circuits onder de meeste combimasten en zoals gangbaar bij tweevlaksmasten, is de afstand van iedere fasedraad tot de aarde precies gelijk. Maar de afstand van iedere fase tot iedere andere fase is dat niet: er hangt een draad in het midden en de twee anderen hebben een buitenkant. Dat betekent dat de middelste draad op een andere manier inductie in de twee andere draden zal opwekken dan de twee buitenste draden. Zonder fasewissel is het eindgevolg dat de middelste draad zich elektrisch anders gedraagt dan de andere twee. Dit heeft verliezen door geïnduceerde weerstand en ook moeilijkheden m.b.t. oude regel- en bewaakapparatuur op de stations tot gevolg. Bij een redundante of dubbele verbinding speelt tevens interactie met het circuit op de andere kant van de mast een rol.

Bij de drievlaks- of dennenboomconfiguratie (dus met de drie draden op een lijn, maar nu min of meer verticaal) is dit nog erger, want nu zijn alle drie de draden anders. Er is een middelste draad en er is nu ook een onderste draad die het meeste interactie met de aarde heeft. Door op goedgekozen wijze fase te wisselen kan dit effect voor een groot deel ondervangen worden, maar ook nu geldt dat er bij redundante of dubbele verbindingen interactie is met het circuit op de andere kant van de mast. Ook nu zullen beide circuits, die immers niet op oneindige afstand van elkaar hangen, elkaar hinderen.

De tonconfiguratie heeft ook een bovenste, middelste en onderste draad en lijkt daarmee sterk op de drievlaks- of dennenboomconfiguratie. Ook hier kan het effect van de aarde en de grotere invloed van de middelste draad op de andere twee vrij goed worden opgeheven door fase te wisselen. Maar de tonconfiguratie heeft een ander, groot voordeel dat bij geen enkele andere configuratie voorkomt: bij een redundante verbinding waarbij de tonvorm een zo zuiver mogelijke zeshoek is, waarbij de posities van de fasen correct is gekozen en waarbij op correcte wijze fase wordt gewisseld, is de ruimtelijke configuratie cirkelsymmetrisch.



Het is de enige configuratie waarmee het mogelijk is om de beïnvloeding die beide circuits aan de mast op elkaar hebben voor iedere fasedraad identiek te krijgen. Op de animatie hierboven (ook op de pagina over tonmasten op de mainsite te vinden) is dat te zien. Eén fase is uitgelicht. We zien bij correct gekozen faseposities en bij een zo zuiver mogelijke zeshoekvorm dat de afstand tussen de twee (redundante) fasedraden die zich op hetzelfde moment van hun cyclus bevinden telkens constant is. De beïnvloeding van iedere fasedraad op ieder moment van zijn cyclus ten opzichte van iedere andere fasedraad in beide circuits is dus telkens identiek.

Bij een gebalanceerde belasting van de fasedraden, bij redundantie en bij fasewissels (om de effecten binnen één circuit en ten opzichte van de aarde te ondervangen) garandeert de tonvorm dus dat de "interne effecten" van inductie binnen de hoogspanningslijn op evenwichtige en identieke wijze over iedere fasedraad verdeeld worden.
Omdat de afstand tussen de fasen verder telkens maximaal is, zorgt de tonvorm sowieso voor minder wederzijdse beïnvloeding dan de drievlaks- of donauconfiguratie.

Als we hier werkelijk aan willen rekenen, dan zit er weinig anders op dan Petersburg even te bellen.
Maar de achterliggende theorie komt neer op het bovenstaande.

[ElektroThriller]

Even überkort door allerlei bochten:
We hebben te maken met elektrische velden en magnetische velden.
Elektrische velden -> laadstroom - > i = C dV/dt -> capaciteiten.
Magnetische velden -> inductiespanningen -> v = L dI/dt of M dI/dt -> zelfinductie of mutuele inductie.
Neem een dwarsdoorsnede van een lijn met 2 x 3 geleiders. Er zijn capaciteiten tussen iedere geleider en massa plus de vijf overige geleiders. Massa is de optelsom van het mastmetaal, aarddraden en de echte massa. In een lange lijn zijn alle inducties en capaciteiten gedistribueerd. Dit leidt tot de langelijnvergelijking van Laplace voor iedere geleider. Vervolgens kunnen bij 50 Hz heel wat van die capaciteiten en inducties worden verwaarloosd.
Dit is allemaal Old Skool en ouder dan het begin van de Eerste Wereldoorlog. Ik zou wat dat betreft wel eens een collegedictaat van Feinmann uit Delft willen zien.
Maar het zijn maar modellen. Als het bijvoorbeeld een beetje waait, veranderen al die grootheden een beetje!
We willen graag dat alle 2 x 3 geleiders identiek inductief en capacitief gedrag vertonen. Dat is de achtergrond van wat fasewissels worden genoemd.
Dan het i-kwadraat x R-verhaal. Die i is een beetje groter door een fasehoek tussen spanning en stroom. Die mag niet te groot worden. Vandaar dat het inductief gedrag van geleiders door condensatorbatterijen wordt gecompenseerd.
Ziehier my two cents.