Algemene kenmerken van een hoogspanningskabel Hoogspanningskabels
Hedendaagse kabels zijn doorgaans opgebouwd uit een geleidende kern met daarrond een isolerend materiaal bestaande uit cross-linked polyethyleen. Het is de kern waarop hoogspanning zit en waarin de elektrische stroom vloeit. De isolatie dient om een bepaalde elektrische spanning te isoleren. Hoe dikker de isolatie, hoe hoger het spanningsniveau. De isolatie is bovendien de meest kritische laag bij een ondergrondse kabelverbinding. Elke onzuiverheid die zich in deze isolatie bevindt leidt op termijn tot een defect.
Verder worden er nog verschillende lagen toegevoegd: een aardingsscherm om bij een defect foutstromen af te voeren richting de onderstations, een aluminiumfolie om waterdichtheid van de kabel te verzekeren, en een buitenlaag om de kabel te beschermen tijdens de aanleg.
Hoogspanningsverbinding
Een ondergrondse hoogspanningsverbinding is drie-fasig waardoor er per verbinding (feeder) 3 ondergrondse fasekabels aanwezig zijn. De 3 fasekabels kunnen in klaverblad of in horizontale laag gelegd worden. De wijze van aanleg is hoofdzakelijk afhankelijk van de vereiste transportcapaciteit.
Bij hogere spanningen en grote vermogens wordt meestal geopteerd om de fasekabels in horizontale laag aan te leggen.
Sleuf
De hoogspanningskabels worden in de grond ingegraven in een sleuf met een diepte van 1,60 m. De aanleg gebeurt in verschillende secties afhankelijk van de kabellengte op een bobijn (+/- 900m) en in functie van het toepassen van Cross-bonding (zie verder). Om de hoogspanningskabels aan te leggen dient de kabelsleuf over een volledige sectie open gegraven te worden. De bodem van de open sleuf krijgt een gecontroleerde aanaarding. Dit materiaal zorgt voor de goede afvoer van de warmte die de (geïsoleerde) hoogspanningskabels produceren. Hierop worden de hoogspanningskabels aangelegd.
De sleuf wordt verder afgewerkt met een 2de laag gecontroleerde thermische aanaarding, beschermingstegels, en waarschuwingslinten. Hierna wordt de sleuf aangevuld en wordt de wegenis of het maaiveld terug in oorspronkelijke staat hersteld.
Verbindingsmoffen
Een ondergrondse kabelverbinding wordt in 3 verschillende secties met gelijke lengte aangelegd (in dit geval is elke lengte +/- 900 m). De verschillende kabelsecties worden met elkaar verbonden door middel van verbindingsmoffen. De verschillende lagen waaruit een hoogspanningskabel is opgebouwd dienen nauwkeurig aan elkaar verbonden te worden. Dit werk moet in uiterst propere omstandigheden uitgevoerd worden.
De precieze locatie van deze verbindingsmoffen zijn in deze fase van het project nog niet gekend.
Cross-bonding
De stroom die door de kabels loopt wekt een magnetisch veld op. Dit magnetisch veld wekt vervolgens een stroom op in de isolerende schermen van de kabel. Dit leidt enerzijds tot verliezen van energie (Joule-effect) en leidt anderzijds tot ongewenste elektrische stromen met veiligheidsproblemen als risico. Om de stromen in de schermen van de kabels te beperken wordt het systeem van Cross-bonding toegepast. De schermen van de hoogspanningskabels worden ter hoogte van de verbindingsmoffen gewisseld van fase. Om een goed cross-bonding systeem te bekomen dienen 3 opeenvolgende secties ongeveer een gelijke lengte te hebben zodat 3 keer gewisseld kan worden. Door de gelijke lengtes (en dezelfde stromen in de kabels) worden de geïnduceerde stromen in de schermen van de kabels zo opgeheven. Door dat telkens drie opeenvolgende secties dezelfde lengte dienen te hebben, wordt de flexibiliteit van de locatie van de mofputten beperkt. Er worden 2 keer 2 mofputten voorzien.
Figuur 2-5: Illustratie cross-bonding (Bron: Antea Group, Motivatienota AWV)
Optische vezelkabels
Samen met de hoogspanningskabels wordt een optische vezelverbinding aangelegd. Deze bestaat uit een optische vezelkabel die in een buis met diameter +/-50 mm ligt. Deze dienen voor het uitwisselen van signalen tussen enerzijds posten onderling en anderzijds tussen posten en dispatching. Meer bepaald dienen ze dan ook voor beveiligingen, tellingen, controle op afstand, informatie-uitwisseling.
Monitoringsysteem
Om de hoogspanningskabels te monitoren kan een controle systeem voorzien worden. In de verbindingsmoffen worden verschillende sensoren geplaatst. De signalen van deze sensoren worden opgemeten en naar het onderstation verstuurd waar deze signalen verder geanalyseerd worden. De verschillende elektronische toestellen die hiervoor verantwoordelijk zijn, worden in één of meerdere betonnen putten (inspectieput) geplaatst in de buurt van de verbindingsmoffen. Deze toestellen worden gevoed via een 230 volt laagspanningskabel die mee in de kabelsleuf geplaatst wordt.
Een monitoringsysteem is niet van toepassing voor dit project Aanlegtijd en manier van aanleggen
De tijd nodig voor de uitvoering van één segment (meestal +/- 1 km) bedraagt 6 à 7 weken, afhankelijk van de lengte van het segment en het aantal aan te leggen feeders.
Bij het opmaken van de werfplanning en de organisatie van werf wordt er altijd naar gestreefd om de hinder voor omwonenden tot een strikt minimum te beperken.
EM-velden
Ook rond de ondergrondse hoogspanningsverbindingen ontstaan elektrische en magnetische velden.
Er dient voor de ondergrondse hoogspanningsverbindingen echter slechts rekening gehouden te worden met de magnetische velden. Elektrische velden worden door de omhulsels van de kabels tegen gehouden. Voor een uitgebreide bespreking van het verloop van de magnetische velden wordt verwezen naar de discipline Mens.
Algemene aanleg kabels in open sleuf
De aanleg van een ondergrondse hoogspanningsverbinding gebeurt normaal gezien zoveel mogelijk in open sleuf. Op plaatsen waar obstakels, zoals bepaalde wegen, waterwegen of waterlopen, gekruist worden die niet onderbroken kunnen worden, kan de aanleg via een gestuurde boring, een zinker of in tunnels gebeuren.
Voor de aanleg in open sleuf worden volgende stappen doorlopen:
Alvorens de sleuf te graven wordt het terrein voorbereid. Het traject en de werkzone worden digitaal uitgezet. Alle werkzaamheden moeten binnen de werkzone uitgevoerd worden.
De plannen van de mogelijk aanwezige ondergrondse en bovengrondse kabels en leidingen worden via een KLIM KLIP aanvraag opgevraagd. Deze planaanvraag is maximaal 6 maanden geldig. Na die termijn dient een nieuwe planaanvraag te gebeuren. Op plaatsen waar er twijfel is over de juiste ligging van de bestaande ondergrondse kabels of leidingen, worden proefsleuven gegraven om de exacte locatie van deze kabels of leidingen te controleren.
Om na de werken te kunnen vaststellen of er schade aan de omgeving veroorzaakt werd, dient de oorspronkelijke toestand van de omgeving vastgelegd te worden. Dit wordt gedaan door middel van een schriftelijke rapportage aangevuld met foto’s en/of video’s. Deze staat van bevinding wordt opgesteld samen met de eigenaars en/of grondgebruikers.
Wanneer opgaande vegetatie (bomen en/of struiken) moet worden verwijderd t.b.v. de inrichting van de werkzone, wordt dit na de werken opnieuw aangeplant. In de zone die ingenomen wordt door de hoogspanningskabels is bij voorkeur geen diepwortelende vegetatie meer toegelaten.
De werkzone wordt door middel van een fysieke omheining afgebakend. Dit kan gebeuren door het maken van taluds bestaande uit uitgegraven grond, of andere fysische omheining bestaande uit vast hekwerk type Heras, een afsluiting in houten palen waartussen een staaldraad aangebracht wordt. Tussen de staaldraden wordt er telkens een rood-witte ketting (of lint in versterkt materiaal) gespannen om de aanwezigheid van de staaldraden te benadrukken. Op regelmatige afstand wordt een signalisatiebord aangebracht met de vermelding ‘verboden de werf te betreden’.
Mogelijks dient er in sommige gevallen een toegangsweg aangelegd te worden. Voor het aanleggen van de toegangsweg zal eerst een laag teelaarde afgegraven worden. Hierna wordt een bitumendoek gelegd met daarop een laag van 20 à 25 cm steenslag. Op een aantal plaatsen zullen deze toegangswegen uitkomen op de openbare weg. Op deze plaatsen zal een mobiele afsluiting geplaatst worden met de vermelding ‘verboden de werf te betreden’. Deze afsluitingen worden ’s avonds afgesloten.
Gezien het tracé van voorliggend project volledig in/langs de openbare weg is gelegen, is het aanleggen van een toegangsweg niet van toepassing voor dit project.
Op een aantal locaties zullen één of meerdere stockageplaatsen ingericht worden. Deze locaties dienen voor opslag van materiaal, kabelhaspels, installatie van bureaucontainers, afvalcontainers, enz. Voor deze werfdepots wordt eerst nagekeken of er bestaande (leegstaande) verharde sites in de buurt van de werken gehuurd kunnen worden. Indien dit niet mogelijk is, dient een terrein ingericht te worden als werfdepot. Deze locaties worden afgebakend door middel van Heras of andere afsluitingen. Hier zal teelaarde afgegraven worden waarna een bitumendoek aangebracht wordt met daarop een laag steenslag. De werfdepots worden best in de buurt van het kabeltraject ingericht zodat hinder voor omwonenden geminimaliseerd wordt. De nabijheid van bestaande wegenis is belangrijk zodat het gemakkelijk te bereiken is. Vanaf de openbare weg zullen deze depots met wegwijzers aangegeven worden. De depots dienen voldoende groot te zijn zodat het nodige materiaal gestockeerd kan worden. Kleine werfdepots zullen ingericht worden binnen de voorziene werkzone. Deze kleine werfdepots verschuiven mee met de voortgang van de werken.
Indien het grondwaterpeil zeer hoog staat dient vooraf een grondbemaling langs of in de sleuf aangebracht te worden.
Voor de start van de graafwerken wordt er een Technisch Verslag opgesteld conform de wetgeving op het grondverzet.
Vervolgens starten de graafwerken waarbij de teelaarde en de dieper gelegen gronden gescheiden van elkaar naast de sleuf worden gestockeerd. Dit is het geval waar de verbinding in weiden, akkers enz. in open sleuf gegraven wordt. Waar dit niet kan, dienen de uitgegraven gronden naar een tijdelijke verzamelplaats afgevoerd en gestockeerd te worden. Overtollige gronden (van de ondergrond) worden definitief afgevoerd conform de wetgeving op het grondverzet.
Gezien het tracé van voorliggend project volledig in/langs de openbare weg is gelegen, is dit niet van toepassing voor dit project.
Voor het kruisen van obstakels zoals rijwegen, waterlopen, spoorwegen enz. worden speciale kruisingen voorzien in bv. een tijdelijke open sleuf met wachtbuizen, gestuurde boringen, zinker of tunnels;
De bodem van de open sleuf krijgt een gecontroleerde thermische aanaarding. Dit materiaal zorgt voor de goede afvoer van de warmte die de (geïsoleerde) hoogspanningskabels produceren;
Vervolgens worden de hoogspanningskabels getrokken. De kabelhaspel wordt op een kabelblok opgesteld aan het begin van een sleufdeel. Met behulp van een treklier aan het einde van dit sleufdeel en verschillende kabeltrekmachines en kabelrollen, die in deze sleuf opgesteld staan wordt de kabel afgerold richting de eindlocatie. De kabels worden uit de kabeltrekmachines en van de kabelrollen gehaald en op hun definitieve plaats gelegd. De exacte ligging van de kabels wordt dan topografisch opgemeten;
Bovenop de kabels wordt een 2de laag gecontroleerde thermische aanaarding voorzien met dezelfde warmte-afvoerende functie;
Daarbovenop komen beschermingstegels in polyethyleen te liggen;
Vervolgens worden meerdere telecommunicatiekabels in glasvezel voorzien. Bij parallelle aanleg van 2 feeders wordt bij 1 feeder de HDPE koker bovenop de PE platen gelegd en wordt de 2de HDPE koker bij de fasekabels geplaatst.
Nadien wordt de sleuf verder aangevuld met de uitgegraven gronden met respect voor het onderscheid tussen de onderlaag en de teelaarde. De aanvulling gebeurt in verschillende lagen die telkens aangedamd worden. Tijdens deze werken worden in de grond waarschuwingsnetten geplaatst;
Nadien wordt het terrein terug in oorspronkelijke staat hersteld met uitzondering van het terugplaatsen van bomen en diepwortelende struiken.
De aanleg van de verbinding gebeurt in verschillende deellengtes, hier telkens +/- 700 m
Bij cross-bonding wordt om de 3 mofputten een kast geplaatst.
De verbindingen worden gemarkeerd conform het AREI (Algemeen Reglement op de Elektrische Installaties);
Op het einde worden alle tijdelijke toegangen verwijderd en de aangebrachte schade hersteld (met uitzondering van bomen en diepwortelende vegetaties).
Specifieke kenmerken van de aan te leggen hoogspanningskabels Karakteristieken verbinding
Het betreft een rechtstreekse verbinding tussen het bestaande onderstation Ruien en een nieuw te bouwen post in Leuze-en-Hainaut (Wallonië).
De nieuwe hoogspanningsverbinding zal uitgevoerd worden door 2 ondergrondse verbindingen gelegd in parallel, bestaande uit:
- Normale sleuf (type A):
o 2 optische vezelkabels
o PE-buizen voor optische vezelkabels o Draineringskabels
o 1 x 3 kabels 150 kV met diameter 120 mm, 2000 mm² ALU, gebonden door
o Afstand van de assen tussen de 2 verbindingen: 80 cm - Wegkruising met wachtbuizen, openlucht uitvoering (type B):
o 2 optische vezelkabels
o PE-buizen voor optische vezelkabels o Draineringskabels
o Afstand van de assen tussen de 2 verbindingen: 80 cm
Aanleg van de kabel gebeurt door middel van een open sleuf met gecontroleerde aanaarding op een gemiddelde diepte van ongeveer 1,32 m (Type A) en 1,50 m (Type B), en beschermd door tegels met het opschrift “150.000 V”. Deze tegels worden bedekt met zand waarin de polyetheen (PE) buizen met optische vezelkabels worden geplaatst.
De nominale stroom, is de maximumstroom waarvoor de kabel ontworpen is, en die er permanent kan doorvloeien ongeacht de werkelijke structuur van het net. Ze bedraagt hier 1266 A per circuit met kabels van 2500 mm² ALU (komt overeen met een nominaal vermogen van 329 MVA) en 1135 A per circuit met kabels van 2000 mm² ALU (komt overeen met een nominaal vermogen van 295 MVA). Voor deze specifieke verbinding wordt de jaargemiddelde stroom door ELIA bepaald op 615 A met kabels van 2500 mm² ALU en 380 A met kabels van 2000 mm² ALU vlak na realisatie van de verbinding, en twee jaar later (vanaf 2026) op 190 A voor beide kabels na de geplande indienstname van andere projecten (zie ook §4.6.4.3 hieronder), op basis van het verwachte gebruik van de verbinding, en de aanknoping met de rest van het elektriciteitsnet.
De kabels zullen geplaatst worden in klaverblad, wat wil zeggen dat de drie kabels van een verbinding tegen elkaar geplaatst worden. Het geheel wordt aangelegd in gecontroleerde aanaarding en afgewerkt met uitgegraven grond en/of de toepasselijke wegbedekking.
De kabels worden hoofdzakelijk aangelegd onder de bestaande wegen Herpelgem - Avelgemstraat - Scheldestraat - Marvijlestraat - Grote Herreweg. Langs deze wegenis zijn reeds leidingen gelegen. De werkstrook valt dus binnen de terreinen van het gabarit van bestaande lijninfrastructuur.
Op acht locaties zullen de kabels aangelegd worden door middel van een gestuurde boring of wegkruising met wachtbuizen (type B) (zie tevens Figuur 1-1 en Figuur 2-1). Van noord naar zuid gaat het om volgende locaties:
Een gestuurde boring van de Post Ruien tot aan de weg Herpelgem om de waterloop Dorpbeek te kruisen;
Wegkruising met wachtbuizen (type B) om de weg Herpelgem te kruisen;
Twee gestuurde boringen aan het einde van de waterloop Dorpbeek;
Wegkruising met wachtbuizen (type B) langs de weg Avelgemstraat;
Verder over de volledige lengte van de weg Avelgemstraat vier keer twee gestuurde boringen, o.a. om de waterloop Bosbeek te kruisen, met einde in de Scheldestraat;
Twee gestuurde boringen om de waterloop Sortbeek te kruisen;
Wegkruising met wachtbuizen (type B) langs de weg Marvijlestraat ter hoogte van een verlaten spoorwegbedding/fietssnelweg;
Wegkruising met wachtbuizen (type B) langs de weg Grote Herreweg nabij de Waalse grens.
Figuur 2-6: Situering aan te leggen hoogspanningskabels met aanduiding van te kruisen obstakels
Sleuf en opbouw (standaard open sleuf)
In deze paragraaf wordt o.b.v. de algemene aanleg (toegelicht in §2.3.2) dieper ingegaan op de specifieke aanleg van de kabels bij voorliggend project.
De kabel wordt in een sleuf en wegkruising geplaatst op een gemiddelde diepte van 1,32 m-mv (Type A) en 1,50 m-mv (Type B). De breedte van de sleuf bedraagt onderaan ca. 180 cm (Type A) en 190 cm (Type B). De karakteristieken van de sleuf en wegkruising worden weergegeven in onderstaande figuren.
Figuur 2-7: Schematische voorstelling Type A sleuf (Bron: Elia)
Figuur 2-8: Schematische voorstelling Type B wegkruising met wachtbuizen (Bron: Elia)
Naargelang de omgeving of bepaalde vereisten kan de standaardsleuf aangepast worden. Zo kan een kabel lokaal bijvoorbeeld dieper gelegd worden.
Naast de sleuf is ook nog een minimale werkstrookbreedte vereist. Een werkstrookbreedte van 6 m is in principe voldoende. Teneinde de aannemer voldoende ruimte te geven, wordt echter uitgegaan van een werkstrookbreedte van maximaal 10 m breed.
Werfdepots als stockageplaats van grond zijn in deze fase van het project nog niet vastgelegd. Gezien de beperkte lengte van het tracé in Vlaanderen zal slechts één werfdepot ingericht worden. Het werfdepot wordt bij voorkeur niet ingericht ter hoogte van de akkerpercelen met vochtige zandleembodem in het zuidelijk deel van het kabeltracé (zie Figuur 4-6 in §4.1.3.1), noch ter hoogte van een zijstraat van de Avelgemstraat met een biologisch waardevolle bomenrij met dominantie van populier, noch ter hoogte van de Scheldestraat (tussen de Ruggestraat/Avelgemstraat en de Veerstraat) met een biologisch waardevol weilandcomplex met veel sloten en microreliëf (zie Figuur 4-19 en §4.4.2.4).
Grondverzet: de uitgegraven grond wordt tijdens de werken ofwel gestockeerd langs de sleuf of afgevoerd naar een tijdelijke verzamelplaats of erkende opslagplaats.
De verbindingen zullen gelegd worden op een gemiddelde diepte van 1,32 m-mv (Type A) en 1,50 m-mv (Type B) omgeven met gecontroleerde aanaarding en beschermd door kunststoftegels met het opschrift “150.000 V”. De dikte van de gecontroleerde aanaarding zal ca. 70 cm bedragen. Bij type A wordt een betonnen boordsteen voorzien tussen de kabels.
Na de aanleg van de hoogspanningskabels wordt het geheel vervolgens bedekt met aarde en/of de toepasselijke wegbedekkingen. Tussen de bedekkingen en de tegels zal de polyethyleen buis met optische vezelkabels worden geplaatst, evenals twee plastieken signalisatiebanden per kabel met het opschrift “150.000 V” en rood waarschuwingsrooster.
Ook worden 2 merkstenen met bliksemschichten geplaatst die op de nabije aanwezigheid van de hoogspanningskabels wijzen.
De verwittigingsnetwerken en signalisatiebanden zijn conform de NBN EN12613.
De moffen van de kabels zullen ondergronds vervaardigd worden. De geschatte afmeting van een mofput is 9 m x 2,5 m x 1,2 m. Er zijn per kabel twee mofputten nodig, dus in totaal vier mofputten. In deze fase van het project is de locatie ervan nog niet bepaald. De locaties worden bepaald rekening houdend met tussenliggende kabellengtes van ongeveer 900 m.
De aanwezigheid van de ondergrondse 150 kV-kabels zal op een zichtbare en duurzame wijze aangeduid worden door middel van merktekens op het niveau van het grondoppervlak volgens de voorschriften van het AREI.
Langs het leidingtracé zullen op één locatie twee kasten/cabines met onderbreking van de schermen geïnstalleerd worden. Het betreft hier kasten voor de parallelschakeling van de schermen van de kabels. De locatie van de kasten is nog niet gekend.
De elektrische installaties op de werf zullen ofwel gevoed worden door een netvoeding afkomstig van het openbare net, ofwel zoals meestal het geval is, gevoed worden door een generator. Bij het opstellen van de generator zal er op gelet worden dat de uitlaatgassen het werk niet hinderen en het geluid de omgeving zo weinig mogelijk stoort.
I.v.m. geluidshinder naar de omgeving toe werken de aannemers meestal tussen 7u en 18u.
Enkel de bemalingspompen en generatoren blijven dikwijls ook ‘s nachts in werking.
Controle en onderhoud van de kabels
Op dergelijke kabelverbindingen 150 kV is het onderhoud beperkt tot volgende activiteiten:
Preventief onderhoud – uitvoeren van kabelmantelmetingen
o Kabelmantelmetingen laten toe de integriteit van de kabelmantel (waterdicht omhulsel) te controleren en hebben tot doel om accidentele beschadigingen van de mantel op te sporen, veroorzaakt bij werken door derden of andere externe factoren.
o De kabelmantelmeting wordt uitgevoerd door het aanbrengen van een DC spanning tussen het metalen scherm (aardscherm) van de kabel en de aarde en dit gedurende 2 minuten. Deze test wordt voor elk segment van het kabeltracé uitgevoerd, dus tussen elke 2 verbindingskasten.
o Frequentie: jaarlijks
Preventief onderhoud – controle van de verbindingskasten
o Visuele controle van de verbindingskasten langsheen het tracé. Waar mogelijk wordt dit gecombineerd met bovenstaande kabelmantelmetingen
o Frequentie: jaarlijks
Preventief onderhoud – patrouille langsheen het tracé
o Visuele controle van merkstenen, werkzaamheden langs tracé, ...
o Frequentie: jaarlijks