Hoe werkt het stroomnet, van 380 kV tot uw woning?
Het net bestaat uit lagen, van de landelijke 380 kV-ring van TenneT tot de 0,4 kV-kabel in de straat, en elke laag heeft een eigen grens die vol kan raken. Vijf natuurkundige regels verklaren waarom: vermogen, spanning, warmte, spanningsdaling en reserve bij een storing.
Wie weet op welke laag en door welke regel het net knelt, weet ook welke maatregel helpt.
Voor uw woningbouw: Een nieuwe wijk hangt aan een netstation in een middenspanningsring; vraag per wijk welke ring dat is, want daar zit voor woningbouw meestal de grens.
Het kan op elke laag knellen; meer ruimte onderin helpt pas als de laag erboven meegroeit.
Zes lagen, elk met een eigen grens
Stroom komt niet in één stap bij u thuis. Hij gaat door zes lagen. Elke laag heeft een eigen eigenaar en een eigen grens, en elke laag kan vollopen.
| Niveau | Van wie | Wat u per niveau wilt weten |
|---|---|---|
| 380 kV | TenneT | welke koppelpunten de regio voeden, en wanneer er een nieuw station bij komt |
| 150 kV | TenneT, als ring | wat de ring nu kan leveren, en wat na de geplande uitbreiding |
| 150/10 kV | HS/MS-stations van de regionale netbeheerder | de grens voor afname en voor invoeding, per station |
| 10 kV | middenspanningsringen | hoeveel ringen twee voedingen hebben, en wat een ring bij een storing draagt (orde 3 tot 4 MVA per helft bij een kabel van 240 mm2) |
| 10/0,4 kV | netstations in de wijk | een wijktrafo van 630 kVA voedt ruim honderd woningen |
| 0,4 kV | woningen en bedrijven | het aantal aansluitingen per postcode, uit het CBS |
Een knelpunt op 150 kV lost u niet op met een nieuwe wijktrafo. Andersom geldt hetzelfde. Daarom begint elk gesprek over netcongestie met de vraag: op welk netvlak (welke laag van het net) zit het?
Waarom zoveel niveaus?
Hoe hoger de spanning, hoe minder stroom er nodig is voor hetzelfde vermogen. Minder stroom betekent minder warmte in de kabel en minder verlies. Over lange afstanden is hoogspanning dus goedkoper. In de straat is 0,4 kV nodig, omdat uw wasmachine daarop werkt. Daartussen zitten transformatoren die de spanning stap voor stap omlaag brengen.
MW tegenover MVA
U hoort twee eenheden door elkaar. MW is het nuttige vermogen: wat een fabriek of een wijk echt gebruikt. MVA is wat een kabel of transformator moet dragen. Het verschil is het blindvermogen, dat heen en weer pendelt zonder nuttig werk te doen. De verhouding heet de arbeidsfactor. Bij een arbeidsfactor van 0,97 is het verschil ongeveer 3 procent. Klein, maar bij een vol net telt het.
De natuurkunde in vijf regels
Voor uw besluit volstaat de eerste zin van elke regel. De getallen zijn kengetallen.
P = √3 · U · I · cos φI = P / (√3 · U · cos φ)I ≤ I_maxΔU ≈ (R · P + X · Q) / UI_helft1 + I_helft2 ≤ I_maxDeze vijf regels verklaren bijna elk knelpunt. Een kabel die te warm wordt, valt onder regel 3. Een wijk met veel zon aan het eind van een lange kabel onder regel 4. Een ring zonder reserve onder regel 5.
Van TenneT tot de klant: waar het knelt
Stroom gaat in zes treden van het hoogspanningsnet naar uw inwoners. Op elke trede kan het vol zitten. De blauwe treden zijn de plekken waar een gemeente of regio zelf iets kan doen.
- 1
TenneT 150 kV
Het hoogspanningsnet in uw regio, met lijnen en kabels van 150 of 110 kV tussen de grote stations.
Wat helpt: Uitbreiding door TenneT, en contracten waarmee bedrijven op drukke uren minder afnemen. De regio helpt met tracé, grond en vergunning.
- 2
HS/MS-station
Hier zetten transformatoren de hoogspanning om naar 10 of 20 kV. Elk station voedt een eigen gebied.
Wat helpt: Een transformator erbij, een batterij naast het station, en flex bij de grote verbruikers die aan dit station hangen.
- 3
50/10 kV- en schakelstations
In een deel van het land een tussenstap via 50 kV. Elders een schakelstation dat de ringen van het middenspanningsnet verdeelt.
Wat helpt: Een vrij veld of een extra kabel, zodat een nieuwe wijk of een terrein een eigen voeding krijgt.
- 4
Middenspanningsnet
Ringen van 10 of 20 kV onder de straat, van het station naar de wijken, bedrijven en terreinen.
Wat helpt: Netbewust plannen: de volgorde van bouwen afstemmen op het net, en een groepscontract op een bedrijventerrein.
- 5
Wijktrafo en laagspanning
Het huisje in de wijk zet 10 kV om naar 400 volt. Daarachter liggen de kabels naar de woningen.
Wat helpt: Woningen die op de piek weinig vragen, slim laden en soms een buurtbatterij.
- 6
Klant
De woning, de school of het bedrijf met een eigen aansluiting en een eigen contract.
Wat helpt: Een flexibel contract, energiemanagement en een batterij achter de meter.
Het middenspanningsnet: waar woningbouw speelt
Een middenspanningsring is als ring aangelegd, maar wordt als twee strengen bedreven. Halverwege staat één schakelaar open: de netopening. Bij een storing schakelt de netbeheerder het gestoorde deel af en sluit hij de netopening. Zo kan hij alle klanten weer voeden. Dat omschakelen kan enkele uren duren. Een ring telt vaak tien tot twintig netstations; dat verschilt per netbeheerder. Een HS/MS-station voedt er al snel enkele honderden.
Voor een gemeente is dit het niveau dat telt. Hier hangt de wijk met warmtepompen en laadpalen. De landelijke rapporten laten dit niveau niet zien.
Voor de netexpert
De netbeheerder publiceert de kabels en netstations als Open Asset Data onder een open licentie (per netbeheerder verschillend), maar niet de ringen. Wij reconstrueren de ringen in vier stappen.
- Alle kabels en netstations ophalen, en de kabels zoeken die op de rail van een HS/MS-station beginnen. Uit de kabelnaam is vaak het afgaande veld af te lezen.
- Elk netstation een piek geven uit de woningen eromheen (CBS) en een deel van de bedrijfslast, sluitend op de piek die de netbeheerder voor het station publiceert. De verdeling van de bedrijfslast trekken we uit een Dirichlet-verdeling.
- De netstations verdelen over ringhelften op de kabelgraaf, en twee helften koppelen tot een ring. Het open punt komt waar de last gelijk verdeeld is. Als grens hanteren we dat beide helften samen niet meer dragen dan de zwakste kabel, dus een ring tot 1,0 keer de capaciteit, met een capaciteit van 5 tot 8 MVA.
- Dat tweehonderd keer herhalen met andere aannames (Monte Carlo). Wat steeds terugkomt, is waarschijnlijk. Wat wisselt, is onzeker.
De uitkomst per gebied is een band: het deel van de netstations in een ring die n-1 haalt (bij uitval van één kabel alle klanten weer kan voeden), van P10 tot P90. Ringen die in het model niet sluiten, zetten we apart.
De eerlijke grens: dit is een modelreconstructie. Voor n-1 per ring is het schakelschema van de netbeheerder nodig.
Wat u nu al kunt
Met wat uw gemeente al heeft, zonder op iemand te wachten.
Zoek uit welk HS/MS-station uw gemeente voedt. De capaciteitskaart van Netbeheer Nederland en de regionale netbeheerder laat dat per gebied zien.
- 2
Vraag bij een knelpunt altijd op welk netvlak het zit: het landelijke net, het station, de middenspanningsring of de straat.
- 3
Reken in MVA als u met de netbeheerder praat over kabels en transformatoren, en in MW als het over gebruik gaat.
- 4
Bekijk de Open Asset Data van uw netbeheerder. Daar staan de kabels en netstations in uw gemeente, vrij te gebruiken.
Wat wij doen
Wij reconstrueren de middenspanningsringen in uw gemeente op openbare data en laten per ring zien hoe zeker de uitkomst is. De eerste kaart van uw gemeente is gratis; de Netruimtekaart voor een voedingsgebied is een vast product van 24.500 euro excl. btw.
Wij leveren geen installaties en beoordelen geen offertes van leveranciers waar wij bij betrokken zijn. Dat staat in elke offerte.
Veelgestelde vragen
Staat uw vraag er niet bij? Stel hem in een gesprek van 30 minuten.
Waarom heeft het net zoveel spanningsniveaus?
Hoe hoger de spanning, hoe minder stroom er nodig is voor hetzelfde vermogen, en hoe minder verlies in de kabel. Voor grote afstanden gebruikt men daarom 380 en 150 kV, in de wijk 10 en 0,4 kV.
Wat is het verschil tussen MW en MVA?
MW is het nuttige vermogen dat een apparaat gebruikt. MVA is wat de kabel of transformator moet dragen, inclusief het blindvermogen. Bij een arbeidsfactor van 0,97 scheelt dat ongeveer 3 procent.
Wat betekent n-1?
Dat het net blijft werken als er één onderdeel uitvalt. In een middenspanningsring mogen de twee helften samen niet meer dragen dan de zwakste kabel aankan; bij gelijke verdeling is dat ongeveer de helft per helft.
Kan Flexcompas de ringen van de netbeheerder precies laten zien?
Nee. Wij maken een modelreconstructie op openbare data, met een bandbreedte. Om n-1 per ring vast te stellen, is het schakelschema van de netbeheerder nodig.
Verder lezen
Bronnen (3)
- Phase to Phase (Van Oirsouw e.a.), Netten voor distributie van elektriciteit, hoofdstuk 2, 4 en 9
- Netcode elektriciteit, spanningskwaliteit in het distributienet
- Open Asset Data van de regionale netbeheerders, open licentie (per netbeheerder verschillend)