Meegaan met de stroom - Vacuüm garandeert stabiliteit voor de energietoevoer

Meegaan met de stroom - Vacuüm garandeert stabiliteit voor de energietoevoer

Vacuümschakelaars zijn slechts kleine tandwieltjes in het complexe elektriciteitsnet. Maar ze spelen een belangrijke rol om elektriciteit betrouwbaar en 24 uur per dag beschikbaar te stellen.
05.3_Vakuumschalter.jpg

Van energiecentrale naar consument
Als we het koffiezetapparaat inschakelen of onze smartphone opladen, denken we vaak niet na over de zeer complexe infrastructuur die ons van elektriciteit voorziet. In Duitsland bijvoorbeeld verdeelt een net van meer dan 1,8 miljoen kilometer de energie van energiecentrales naar eindverbruikers. Hoogspanningselektriciteit van 220.000 of 380.000 volt stroomt door de elektriciteitskabels.

Voor de ruwe regionale verdeling wordt dit voltage in eerste instantie teruggebracht tot 110.000 volt. Vervolgens wordt het in kleinere substations tot middenspanningsniveau, dus tussen 50.000 en 1000 volt, teruggebracht totdat de elektriciteit uiteindelijk terechtkomt in gemeentelijke en lokale laagspanningsnetten van 230 volt. Door hun grote vraag naar energie hebben industriële bedrijven, ziekenhuizen, grotere zwembaden of zendmasten vaak hun eigen transformators, die over het algemeen rechtstreeks vanuit het middenspanningsnet worden gevoed. Netbeheer garandeert ook een evenwicht tussen productie en consumptie. Talloze schakelaars worden tijdens het transformatieproces en het voortdurend bijstellen van de stroomafgifte constant geactiveerd.

Soms zie je een klein vonkje als je in het donker een eenvoudige elektrische schakelaar indrukt. Deze vonkjes ontstaan als de contacten elkaar naderen of net nadat ze gescheiden zijn. De elektriciteit ioniseert de lucht tussen de contacten; de elektriciteit stroomt er met een bepaalde afstand verder door dan tussen de contacten. De vonk is een kleine elektrische boog. Hoewel dit fysieke fenomeen geen kwaad kan als u thuis een lichtschakelaar indrukt, kan het een destructieve kracht ontwikkelen in hoog- en maximumspanningsschakelaars. De elektrische boog kan hier een temperatuur van meer dan 5000 graden Celsius bereiken, heet genoeg om de meeste materialen in een fractie van een seconde te doen ontbranden.

Vacuüm voorkomt elektrische bogen

Contactbranden zouden echter de functionaliteit van het totale energienet onmiddellijk in gevaar brengen. Een brand kan zich ook uitspreiden naar andere schakelaars of componenten in hoogspanningsstations. Daarom wordt al tijdens het productieproces de lucht uit hoogspanningsschakelaars geëvacueerd. Een vacuümonderbreker omsluit de schakelcontacten. In een vacuüm zijn er geen luchtmoleculen die mogelijk geïoniseerd en een drager voor de elektrische boog kunnen worden.

Maar er ontstaat nog steeds een kleine elektrische boog omdat kleine hoeveelheden metaal uit de contacten verdampen onder hoogspanning. Hun bepaald type vorm – cilindrisch met schuine spleten – en het materiaal zorgen ervoor dat deze elektrische bogen slechts weinig warmte kunnen ontwikkelen. Ook blijven ze in een vacuüm geïsoleerd en kunnen ze geen schade aanrichten. Het evacueren van de schakelaarbehuizing is dus een belangrijke voorwaarde voor de stabiliteit van het elektriciteitsnet.


Een storing in een energiecentrale is een te verwachten oorzaak van stroomuitval. Maar als er een generator uitvalt, leveren andere energiecentrales over het algemeen al heel snel meer elektriciteit in passende hoeveelheden om de storing te compenseren. Een stroomuitval die een paar seconden duurt, kan ook worden veroorzaakt als de bliksem inslaat op een energiemast die onderdeel is van het middenspanningsnet. Als een stroomuitval in een groot gedeelte van het elektriciteitsnet minuten- of zelfs urenlang duurt, wordt dit door energiedeskundigen een black-out genoemd. In dergelijke gevallen is er sprake van een volledige stroomuitval. Sommige voorbeelden van gebeurtenissen die een black-out veroorzaken zijn kortsluiting of omgevallen bomen waardoor een belangrijke leiding wordt onderbroken. Extreme weersomstandigheden in de winter kunnen ook ernstige gevolgen hebben. Als smeltende sneeuw of plotselinge regenval na een lange periode van koude ervoor zorgt dat zich een dikke laag ijs vormt op de elektriciteitskabels, kunnen deze door het gewicht breken waardoor de energielevering wordt onderbroken. Soms vallen de getroffen energiemasten om. In het ergste geval ontstaat er een domino-effect waardoor ook andere energiemasten omvallen. Als we kijken naar de grootste black-outs in de geschiedenis, zien we dat deze vaak niet door het elektriciteitsnet zelf werden veroorzaakt, maar door sterke schommelingen of overbelasting of als gevolg van technisch disfunctioneren van belangrijke componenten van het elektriciteitsnet.

In Europa wordt de frequentie van stroomuitvallen aangegeven met de zogenaamde SAIDI-waarde (System Average Interruption Duration Index). Deze waarde geef een verhouding weer tussen de duur van de stroomuitval en het aantal consumenten en geeft zo een index voor de totale uitval in minuten per jaar. In 2013 had Luxemburg de laagste SAIDI-waarde met 10 minuten, op de hielen gevolgd door Denemarken, Zwitserland en Duitsland.


Abonneer u op de "World of Vacuum"-nieuwsbrief!
Abonneer u nu en blijf up-to-date met het laatste fascinerende nieuws op het gebied van vacuüm.

ABONNEREN

Wilt u meer weten?
We geven u graag meer informatie. Contact Busch Nederland:
+31 (0)348 46 23 00 Neem contact met ons op