22 december 2010 (eindrapport) Rapport samengesteld door, ElSyCa N.V., Wijgmaal, België RAPPORT VOLGENS ELSYCA OFFERTE AANVRAAG NR: P&T

Transcriptie

1 Vaartdijk 3 Bus 603 B Wijgmaal Belgium Tel: +32 (16) Fax: +32 (2) info@elsyca.com Dienstverleningsrapport Wisselstroom beïnvloeding van de DPO leidingen P20, P21 en P24 in de regio Markelo door de 110/380 kv HS-lijnen van Tennet - studie volgens norm NPR december 2010 (eindrapport) Rapport samengesteld door, ElSyCa N.V., Wijgmaal, België RAPPORT VOLGENS ELSYCA OFFERTE AANVRAAG NR: P&T Elsyca software tools are developed in collaboration with the Vrije Universiteit Brussel and the von Karman Institute for Fluid Dynamics Vertrouwelijk Pagina 1/19 29/09/2010

2 INHOUDSTAFEL INHOUDSTAFEL INLEIDING EISEN ELEKTRISCHE BEÏNVLOEDING VAN METALEN LEIDINGEN TOETSING VAN OVERBRUGGINGSSPANNINGEN OP VEILIGHEID TOETSING VAN RISICO OP AC-CORROSIE HET GEBRUIKTE MODEL CATPROAC INPUT GEGEVENS GEGEVENS LEIDINGEN GEGEVENS HOOGSPANNINGSLIJNEN EN VERBINDINGEN BODEMWEERSTAND INDUCTIEVE BEÏNVLOEDING FITTING VAN DE COATINGSWEERSTAND LANGDURIG GEMIDDELDE BELASTING LANGDURIG GEMIDDELDE BELASTING - ÉÉN CIRCUIT MAXIMALE BELASTING FASE EN 3-FASE KORTSLUITING RESISTIEVE BEÏNVLOEDING MAATREGELEN RISICO OP WISSELSTROOMCORROSIE BESLUIT REFERENTIES BIJLAGE A KENMERKEN HOOGSPANNINGSVERBINDINGEN BIJLAGE B VERGUNNINGSTEKENINGEN Vertrouwelijk Pagina 2/19 29/09/2010

3 1 Inleiding DPO leidingen P20, P21 en P24 in de regio Markelo liggen parallel aan de hoogspanningslijnen 380 kv Doetinchem-Hengelo en 110 kv Hengelo-Oldenzaal van netbeheerder Tennet. De drie gasleidingen samen hebben een totale lengte van meer dan 80 km waarvan circa 10 km parallel loopt aan de 380 kv HS-lijn en een klein stukje aan de 110 kv HS-lijn. Gezien de lengte van de parallelloop en de afstand tussen de hoogspanningslijnen en de DPO leidingen moet, conform NPR-2760, rekening gehouden worden met elektrische beïnvloeding. Hierdoor kunnen op de buisleiding mogelijk ontoelaatbare aanraakspanningen of een ontoelaatbaar risico op AC-corrosie ontstaan. De door beïnvloeding van de hoogspanningslijnen op de buisleidingen optredende overbruggingsspanningen moeten conform NPR-2760 worden getoetst. Het risico op wisselstroomcorrosie wordt getoetst aan de aanbeveling voor stroomdichtheid conform NEN-EN In dit dienstverleningsproject wordt de inductieve en weerstandsbeïnvloeding berekend met behulp van het 3D pakket Elsyca CatProAC. Dit werd gedaan in verschillende stappen: Stap 1: fitten van de coatingsweerstand gebaseerd op metingen uitgevoerd door DPO. Dit laat toe om vanuit het model te starten van realistische waarden voor de coating. Stap 2: berekening van langdurige inductieve beïnvloeding voor de gemiddelde en maximale belasting van de hoogspanningslijnen. Stap 3: berekening van inductieve beïnvloeding bij 1-fase en 3-fase fouten. Stap 4: berekening van weerstandbeïnvloeding voor masten die op minder dan 30 m van de DPO leidingen gelegen zijn. De resultaten van de modelberekeningen en aanbevelingen ten aanzien van de te nemen maatregelen zijn opgenomen in dit rapport. 2 Eisen 2.1 Elektrische beïnvloeding van metalen leidingen Voor buisleidingen moet in het eventuele geval van nabijgelegen hoogspanningsverbindingen rekening worden gehouden met onderlinge elektrische beïnvloedingen. Er zijn drie beïnvloedingsvormen waarmee volgens NPR-2760 [1] in principe rekening moet worden gehouden, te weten weerstands-, capacitieve en inductieve beïnvloeding. - Weerstandsbeïnvloeding: Dit speelt mogelijk een rol wanneer sprake is van een zeer kleine afstand tussen aardpennen van de hoogspanningsverbindingen en de buisleiding. Deze vorm van beïnvloeding moet conform NPR-2760 worden beschouwd indien de afstand tussen hoogspanningsmasten en de buisleiding kleiner is dan 30 m. - Capacitieve beïnvloeding: Hiervan kan uitsluitend sprake zijn bij bovengrondse, geïsoleerde buisleidingen nabij een systeem met hoge spanningen. - Inductieve beïnvloeding: Hiermee moet rekening worden gehouden als buisleidingen over enige afstand parallel liggen aan een hoogspanningverbinding. NPR-2760 geeft voor verschillende beïnvloedingsbronnen aan wanneer rekening moet worden gehouden met deze vorm van beïnvloeding. Vertrouwelijk Pagina 3/19 29/09/2010

4 2.2 Toetsing van overbruggingsspanningen op veiligheid De toelaatbare overbruggingsspanningen zijn gegeven als functie van de tijdsduur dat de spanning aanwezig is. De tijdsduur varieert tussen continue spanningen ( 1 seconde) en kortstondige spanningen veroorzaakt door foutsituaties in de hoogspanningsverbinding. Voor delen van de leiding die bijvoorbeeld voor werkzaamheden regelmatig worden aangeraakt, geldt voor continue spanningen een maximale waarde van 25 V. Afschakeltijd [s] Toelaatbare overbruggingsspanning categorie B [V] bij werkzaamheden: Tabel 1: Toelaatbare aanraakspanningen volgens NPR Toetsing van risico op AC-corrosie Voor het toetsen van het risico op ac-corrosie wordt uitgegaan van de in NEN-EN en door CEOCOR [2] aanbevolen veilige grenswaarde van 30 A/m 2, waaronder het risico op AC-corrosie mag worden verwaarloosd. De stroomdichtheid wordt hierbij afgeleid van de berekende buis-bodem potentialen, gebruikmakend van onderstaande door CEOCOR gegeven relatie: 8U U J = 225, (1) ρπd ρ met: J : stroomdichtheid in A/m 2 ; U : berekende buisspanning (a.c.) in V; ρ : bodemweerstand op leidingdiepte in Ωm; d : diameter van` een cirkelvormige coatingbeschadiging met een oppervlak van 1 cm 2 (1.1 cm). 3 Het gebruikte model CatProAC Voor meer details met betrekking tot het pakket CatProAC dat door Elsyca ontwikkeld werd voor het berekenen van inductieve en weerstandsbeïnvloeding wordt verwezen naar het document Numerieke model gebruikt voor inductieve en weerstandsberekeningen volgens norm NPR Dit document werd ten tijde van de aanbesteding aan DPO overhandigd. 4 Input gegevens 4.1 Gegevens leidingen De RD-coordinaten van de leidingen werden door DPO aangeleverd in de vorm van *.dgn (MicroStation) files. Het totale traject van circa 80 km bestond uit 126 verschillende files (secties) die elk afzonderlijk verwerkt moesten worden om het volledige traject samen te stellen in CatProAC. De leiding parameters die in de modelberekeningen gebruikt worden vindt men in Tabel 2. Vertrouwelijk Pagina 4/19 29/09/2010

5 Parameter Waarde Eenheid diameter leiding 8 inch wanddikte leiding 6/8 mm gemiddelde diepte hartlijn leiding 1.5 m type coating Bitumen coatingsweerstand Te bepalen Ωm 2 relatieve permeabiliteit leidingsstaal 200 relatieve permittiviteit leidingsisolatie 2.3 Tabel 2: Parameters gebruikt in de modelberekeningen Verder werden er bestanden aangeleverd met AC spanningen die opgemeten werden tijdens 3 verschillende meetsessies zijnde op 11/03/2009 (P21), 21/10/2009 (P20) en 12/10/2009 (P24). Deze data werden gebruikt om de gemiddelde coatingsweerstand te fitten gebaseerd op gemeten spanningen en afschattingen van de belastingstroom van de verschillende HS-verbindingen gedurende de meetsessies. Wat betreft de elektrische continuiteit van de leidingen werd de volgende informatie aangeleverd: leiding P20 loopt van Klaphek (Lopiker Kapel) naar Markelo. leiding P21 loopt van Markelo naar Bramsche maar is bij de grensput gescheiden van het Duitse deel. leiding P24 loopt van Markelo naar Goch. waar de drie leidingen samen komen (Depot Markelo) zijn ze d.m.v een isolatiekoppeling gescheiden van de installatie (de drie leidingen hebben elk hun eigen ICCP) Met betrekking tot de modelberekeningen betekent dit concreet dat leiding P20 in het westen (begin van leiding) vertrekt met een karakteristieke impedantie en in het depot (einde van leiding) een oneindige impedantie heeft. Voor leidingen P21 en P24 die vertrekken vanuit het depot geldt dat beide beginpunten vertrekken met een oneindige impedantie en het einde afsluit met een karakteristieke impedantie. 4.2 Gegevens hoogspanningslijnen en verbindingen De hoogspanningslijnen die de DPO leidingen in Markelo mogelijks beïnvloeden door parallelloop en/of masten die op minder dan 30 m van de leidingen liggen zijn eigendom van netwerkbeheerder Tennet. Het betreft hier de volgende verbindingen: 380kV-lijn Doetinchem-Hengelo 110kV-lijn Hengelo/Weideweg-Oldenzaal 110kV-lijn Deventer/TP-Markelo 110kV-lijn Almelo/T- Hengelo/Weideweg 110kV-lijn GO-HBG 110kV-lijn GO-Hengelo/Weideweg 110kV-lijn Hengelo/Weideweg- Hengelo/O Voor elk van deze trajecten werden door Tennet de X,Y coördinaten van de masten aangeleverd. De resulterende trajecten werden samen met de DPO leidingen in het model ingevoerd. Gebaseerd op de onderlinge ligging tussen beide (parallelloop en masten op een afstand van minder dan 30 m tot de DPO leidingen) werden door het model de volgende verbindingen weerhouden voor verdere studie in dit dienstverleningsrapport: 380kV-lijn Doetinchem-Hengelo (inductieve/weerstandsbeïnvloeding) (DTC-HGL380) 110kV-lijn Hengelo/Weideweg-Oldenzaal (inductieve beïnvloeding) (HGLW-ODZ110) 110kV-lijn Deventer/TP-Markelo (weerstandsbeïnvloeding) (DVTP-MKLL110) Een overzicht van de elektrische parameters van de hoogspanningsverbindingen is weergegeven in Tabel 3. Details over mastbeelden en klokgetallen zijn weergeven in bijlage A. Vertrouwelijk Pagina 5/19 29/09/2010

6 Verbinding Inductief Weerstand Maximaal [A] Langdurig Gemiddelde [A] DTC-HGL380 Ja Ja HGLW-ODZ110 Ja Nee DVTP-MKLL110 Nee Ja - - Tabel 3: Elektrische parameters van de hoogspanningsverbindingen Een overzicht van de situatie in de regio Markelo zoals weergegeven in Google Earth is gepresenteerd in Figuur 1 met de DPO leidingen in het rood en de Tennet HS-lijnen in het blauw. Figuur 1: Overzicht van DPO leidingen (rood) en Tennet HS-lijnen (blauw) in Google Earth 4.3 Bodemweerstand De bodemweerstanden werden opgemeten door Hommema tijdens een meetsessie uitgevoerd tussen 16 en 18 augustus jonstleden [7]. In een eerste sessie werden de bodemweerstanden opgemeten nabij de DPO-leidingen voor de gebieden die parallel lopen met de hoogspanningsverbindingen (zie Tabel 4a). Deze waarden worden gebruikt voor het bepalen van de stroomdichtheden volgens formule (1). Voor het berekenen van de geïnduceerde spanningen wordt uitgegaan van een gemiddelde bodemweerstand van 40 Ωm (diepere lagen). Voor het berekenen van de weerstandsbeïnvloeding werden de bodemweerstanden opgemeten in de buurt van de Tennet masten die op een afstand van minder dan 30 m van de DPO leidingen liggen. Voor deze masten werd tevens de spreidingsweerstand gemeten door pennen op 30/60 m van de fundering te plaatsen. Deze waarden, niet gemeten in het verre veld, geven een onderschatting van de reële weerstandswaarde en zijn aldus aan de veilige kant (in theorie vloeit een kleiner gedeelte van de 1-fase foutstroom naar aarde). Een overzicht van deze data is weergeven in Tabel 3b. Vertrouwelijk Pagina 6/19 29/09/2010

7 Leiding X Y ρ [Ωm] Omschrijving P Hagendijk P Mogezompsweg P Papenslagweg P Stokkumerbroekweg P Mast 91, 30/60=0,64Ω P Mast 92, 30/60=0,49Ω P Welmersweg P Petersweg P Stokkumerweg P Twikkelerweg P Herikervlierweg P Mast 93, 30/60=0,40Ω P Amerikalaan P Europalaan P Bornsedijk P Hemmelhorstweg P Voormalige mast 15 P Vlijertsdijk P Saterslostraat Tabel 3a: Gemeten bodemweerstanden nabij DPO-leidingen Verbinding X Y ρ [Ωm] Omschrijving R [Ω] DTC-HGL ,27 Mast 91, achter boerderij Kooidijk 0.64 DTC-HGL ,84 Mast 92, achter boerderij Kooidijk 0.49 DVTP-MKLL ,69 Mast 93, achter boerderij Klemmerweg 0.40 Tabel 3b: Gemeten bodemweerstanden nabij Tennet-masten 5 Inductieve beïnvloeding 5.1 Fitting van de coatingsweerstand Er werden door DPO bestanden aangeleverd met AC spanningen die opgemeten werden tijdens 3 verschillende meetsessies uitgevoerd in Deze werden voltooid op 11 maart (P21), 21 oktober (P20) en 12 oktober (P24). Deze data werden gebruikt om de gemiddelde coatingsweerstand te fitten gebaseerd op gemeten spanningen en afschattingen van de belastingstroom van de verschillende HS-verbindingen gedurende de meetsessies. Voor de verbinding DTC-HGL380 werd uitgegaan van een belastingsstroom van 1250 A voor verbinding HGLW-ODZ110 van 618 A. Hierbij werd ondersteld dat de leiding een uniforme coatingsweerstand heeft (bitumen). Vermits geen meetgegevens van de coating kwaliteit beschikbaar waren en men een realistische waarde wenst te bekomen zonder onnodig in detail te treden is deze aanname gerechtvaardigd. Het effect van toenemende coatingsweerstand is weergegeven in Figuur 2. Uit deze simulaties blijkt dat een coatingsweerstand van 2 kωm 2 een goede benadering geeft. Met deze waarde worden de hoogste gemeten leiding potentialen (op P20) het best benaderd terwijl de andere waarden op dezelfde leiding systematisch overschat worden (aanname aan de veilige kant). Voor leiding P24 worden de gemeten waarden met deze coatingsweerstand zeer goed benaderd. Voor leiding P21 is er ter hoogte van meetpunten MB112K en MB134K een kleine afwijking (van slechts 1 volt). Dit kan te wijten zijn aan het feit dat een deel van de verbinding HGLW-ODZ110 tussen Hengelo Weideweg en Oldenzaal verder verkabeld is waardoor de masten M11 t/m M17 vervallen zijn. Deze masten waren waarschijnlijk nog aanwezig ten tijde van de metingen wat een hogere beïnvloeding kan verklaren. Ten slotte kan men nog opmerken dat voor grote delen van de DPO leidingen een waarde van 1 kωm² of zelfs 0.5 kωm² van de coatingsweerstand zeer aannemelijk lijkt. Vertrouwelijk Pagina 7/19 29/09/2010

8 AC Spanning [V] V gemeten V berekend - 1K V berekend - 2K Ontwikkelde Lengte [km] AC Spanning [V] V gemeten V berekend - 1K V berekend - 2K Ontwikkelde Lengte [km] AC Spanning [V] V gemeten V berekend - 1K V berekend - 2K Ontwikkelde Lengte [km] Figuur 2: Gemeten en berekende AC potentialen (P20, P21 en P24 van boven naar beneden) Vertrouwelijk Pagina 8/19 29/09/2010

9 5.2 Langdurig gemiddelde belasting Uit Figuur 2 en Tabel 4 blijkt dat bij langdurig gemiddelde belasting de maximaal optredende spanning op de pijpleidingen voldoet aan de eisen conform NPR Er moeten aldus voor deze belasting geen maatregelen genomen worden. Leiding V,max [V] V,leiding [V] Voldoet [J/N] P J P J P J Tabel 4: Optredende maximale spanningen bij langdurig gemiddelde belasting 5.3 Langdurig gemiddelde belasting - één circuit Bijkomend werd een berekening gedaan voor het geval waarbij slechts één circuit operationeel is (bijvoorbeeld door onderhoudswerken aan het andere circuit). Hiertoe werd voor de verbindingen DTC-HGL380 en HGLW-ODZ110 het circuit dat het verst verwijderd is van de leiding uitgeschakeld terwijl het andere circuit de langdurig gemiddelde belasting voert. Figuur 3 geeft de berekende AC potentialen voor één en twee circuits voor leiding P20. Hieruit blijkt duidelijk dat het uitschakelen van een circuit in de specifieke configuratie zoals bestudeerd in dit rapport geen negatieve gevolgen heeft, m.a.w. de AC potentialen nemen niet toe. Voor het type masten zoals gebruikt hier heeft het wegvallen van een circuit een gunstig effect vanaf afstanden tussen de hoogspanningsverbinding en de leiding groter dan ongeveer 80 m. Enkel voor zeer kleine afstanden (kleiner dan 30 m) heeft het wegvallen een verhoging van circa 50% van de AC spanning tot gevolg. Uit Tabel 5 blijkt dat de maximaal optredende spanning op de pijpleidingen voldoet aan de eisen conform NPR Er moeten aldus voor deze belasting bij uitvallen van één circuit geen maatregelen genomen worden AC Spanning [V] V berekend - 2K V berekend - 2K - 1 circuit Ontwikkelde Lengte [km] Figuur 3: Berekende AC potentialen op leiding P20 voor langdurig gemiddelde en maximale belasting Leiding V,max [V] V,leiding [V] Voldoet [J/N] P J P J P J Tabel 5: Optredende maximale spanningen bij langdurig gemiddelde belasting 1 circuit Vertrouwelijk Pagina 9/19 29/09/2010

10 5.4 Maximale belasting Bij maximale belasting vloeit er door verbinding DTC-HGL380 een stroom van 3000 A terwijl verbinding HGLW-ODZ110 een stroom van 1000 A voert. Met deze stromen zijn de berekende optredende maximale spanningen gegeven in Tabel 6. Hieruit en uit Figuur 4 blijkt dat de maximaal optredende spanning op pijpleiding P20 niet voldoet aan de eisen conform NPR De maatregelen die genomen dienen te worden zijn verder in dit document uiteengezet AC Spanning [V] V gemiddeld V maximaal Toelaatbaar Ontwikkelde Lengte [km] Figuur 4: Berekende AC potentialen op leiding P20 voor langdurig gemiddelde en maximale belasting Leiding V,max [V] V,leiding [V] Voldoet [J/N] P N P J P J Tabel 6: Optredende maximale spanningen bij maximale belasting fase en 3-fase kortsluiting Voor de 1-fase en 3-fase kortsluitingen worden de gegevens zoals voorgesteld in Tabel 7 gebruikt. Deze geven de maximale kortsluitstromen die aan beide stations kunnen optreden. Verbinding kortsluitstroom station 1 (ka) bijdrage station 2 per circuit (ka) kortsluitstroom station 2 (ka) bijdrage station 1 per circuit (ka) kortsluitduur (ms) 1-fasig* 3-fasig 1-fasig* 3-fasig 1-fasig* 3-fasig 1-fasig* 3-fasig 1-fasig* 3-fasig DTC-HGL DVTP-MKLL * 380kV: 1-fase kortsluitstromen zijn net zo groot als 3-fasen Tabel 7a: Kortsluitstromen en afschakeltijden zoals gegeven door Tennet Leiding V,max [V] V,leiding [V] Voldoet [J/N] P J P J P J Tabel 7b: Optredende maximale spanningen bij 1-fase kortsluiting Vertrouwelijk Pagina 10/19 29/09/2010

11 Leiding V,max [V] V,leiding [V] Voldoet [J/N] P J P J P J Tabel 7c: Optredende maximale spanningen bij 3-fase kortsluiting Uit Tabellen 7b en 7c blijkt dat de maximaal optredende spanning op de pijpleidingen bij 1-fase en 3-fase fouten voldoet aan de eisen conform NPR Resistieve beïnvloeding Bij een 1-fase kortsluiting in een mast vloeit een deel van de kortsluitstroom via de mastaarding naar de bodem. De configuratie van het aardingssysteem en de specifieke bodemweerstand ter plaatse zullen de weerstand van de mastaarding als geheel bepalen. Deze weerstand bepaalt vervolgens welk gedeelte van de kortsluitstroom via de mast, waar de kortsluiting optreedt, naar aarde vloeit en welk gedeelte via de aarddraden en naastgelegen masten wegvloeit. De stroom die naar aarde vloeit veroorzaakt een spanningstrechter rondom de mast waardoor de volgende situaties met betrekking tot buisleidingen kunnen optreden: 1. Beschadiging van de buiscoating; Door het spanningsverschil tussen de geïsoleerde buisleiding en de omringende bodem kan de bekleding van de buisleiding ontoelaatbaar worden belast. 2. Ontoelaatbare overbruggingsspanningen door: a. Verderop gelegen aanraakbare buisdelen. In de situatie waarbij de buisleiding ter plaatse van de trechter een coatingbeschadiging of een wisselstroomdrainage heeft, zal de buisleiding een deel van de bodemspanning overnemen en verslepen naar gebieden buiten de spanningstrechter. b. Ter plaatse aanraakbare buisdelen. In de situatie waarbij deze buisleiding ter plaatse kan worden aangeraakt, door de aanwezigheid van een installatiedeel, kan een ontoelaatbare spanning worden overbrugd. De spanning is deze tussen de aarde naast de leiding en de buisleiding zelf. Wanneer men uitgaat van een goed geïsoleerde buisleiding staat deze in principe op verwaarloosbare potentiaal t.o.v. het verre veld. Voor de beoordeling van de optredende overbruggingsspanning door weerstandbeïnvloeding wordt uitgegaan van de laatst beschreven situatie (2b). Indien hieraan wordt voldaan zijn voor de overige situaties geen problemen te verwachten. Conform NPR-2760 moet de weerstandsbeïnvloeding worden beschouwd indien de afstand tussen de buisleiding en de aardelektrode, bijvoorbeeld het hart van een hoogspanningsmast, kleiner is dan 30 meter. Tabel 8 geeft een overzicht van de 3 lokaties waar een resistieve berekening gedaan werd. De tabel bevat informatie betreffende de bodemweerstand en de totale spreidingsweerstand van de betreffende mast, alsook de 1-fase kortsluitgegevens zoals verstrekt door Tennet. In het model wordt rekening gehouden met het volledige netwerk dat gevormd wordt door de desbetreffende mast, de configuratie van de bliksemdraden, de bodemweerstand en alle aanliggende masten. Verbinding Mast X Y ρ [Ωm] R [Ω] If [ka] duur [s] V,max [V] DTC-HGL380 M DTC-HGL380 M DVTP-MKLL110 M Tabel 8: Input parameters voor berekeningen weerstandsbeïnvloeding Vertrouwelijk Pagina 11/19 29/09/2010

12 De berekende stromen in de bliksemdraden en de lekstroom naar aarde (via de aarding van de masten) is weergegeven in Figuur 5 voor een 1-fase kortsluiting van de verbinding 380 kv Doetinchem-Hengelo ter hoogte van mast M91. Figuur 6 toont de berekende potentiaaltrechter rond mast M91. De potentiaal in de bodem ter hoogte van de leiding neemt een maximale waarde van ongeveer 750 V aan, de potentiaal van de leiding zelf enkele tientallen volt. De spanning tussen leiding en bodem ter hoogte van de leiding blijft dus beneden de maximale limiet van 1500 V. Tabel 9 geeft een overzicht van de lekstromen naar aarde en de optredende overbruggingsspanningen door weerstandsbeïnvloeding voor de 3 gevallen die bestudeerd werden. Uit deze tabel blijkt dat er geen maatregelen genomen dienen te worden met betrekking tot weerstandsbeïnvloeding vermits de maximale optredende overbruggingsspanning op de leiding beneden de toelaatbare limiet van 1500 V blijft. Figuur 5: Berekende stromen in de bliksemdraden en lekstroom naar aarde (via aarding masten) M91 Figuur 6: Potentiaaltrechter ter hoogte van mast M91 Verbinding Mast Leiding Afstand [m] Iground [ka] V,max [V] V,leiding [V] Voldoet [J/N] DTC-HGL380 M91 P J DTC-HGL380 M92 P J DVTP-MKLL110 M93 P J Tabel 9: Optredende overbruggingsspanningen door weerstandsbeïnvloeding Vertrouwelijk Pagina 12/19 29/09/2010

13 7 Maatregelen Uit de voorgaande berekeningen blijkt dat er bij gemiddelde langdurige belasting en 1-fase/3-fase fouten geen potentialen op de DPO leidingen ontstaan die de maximaal toelaatbare waarde overschrijden, zelfs niet indien één van de circuits niet operationeel is. Bij maximale belasting daarentegen blijkt dat de maximaal optredende spanning op pijpleiding P20 niet voldoet aan de eisen conform NPR-2760 vermits er spanningen van 50 V bestaan daar waar de norm voor continue beïnvloeding beperkt is tot 25 V. Om aan de gestelde eisen en criteria te voldoen zijn maatregelen genomen in de vorm van wisselstroomdrainages. In totaal moeten twee wisselstroomdrainages op leiding P20 voorzien worden. De locatie en verspreidingsweerstand van de drainages DAC-146 en DAC-147 is aangegeven in Tabel 10. Drainage DAC-146 komt ter hoogte van meetpaal KM461K, drainage DAC-147 komt aan het einde van de leiding, ter hoogte van het depot.. Leiding Label X Y Weerstand [Ω] Opmerking P20 DAC Meetpaal KM461K P20 DAC Einde van de leiding aan depot Tabel 10: Wisselstroomdrainages t.b.v. aanraakveiligheid Het effect van het plaatsen van drainages DAC-146 en DAC-147 op de spanning van leiding P20 bij maximale belasting is weergegeven in Figuur 7. Met enkel drainage DAC-147 komt men overal behalve in een kleine zone rond meetpaal KM461K beneden de toegestane limiet van 25 V. Plaatsen van de bijkomende drainage DAC-146 ter hoogte van meetpaal KM461K brengt de volledige leiding potentiaal beneden 25 V. Beide vergunningstekeningen zijn in Bijlage B opgenomen AC Spanning [V] Geen drainages DAC-147 DAC-146 & DAC-147 Toelaatbaar Ontwikkelde Lengte [km] Figuur 7: Effect van het plaatsen van drainages DAC-146 en DAC-147 op de pijpleiding spanning bij maximale belasting 8 Risico op wisselstroomcorrosie Uigaande van formule (1) en een maximale langdurig aanwezige potentiaal van 24.5 V (na plaatsen van wisselstroomdrainages) vindt men dat bij de gemeten bodemweerstanden zoals weergegeven in Tabel 3a het risico op AC corrosie zelfs met maximale belasting van het net zo goed als verwaarloosbaar is. Er is één locatie nabij mast M91 waar de AC stroomdichtheid tweemaal zo hoog is als de toegelate waarde. Vertrouwelijk Pagina 13/19 29/09/2010

14 9 Besluit In dit dienstverleningsproject werd de inductieve (langdurige/kortsluit) en weerstandsbeïnvloeding van de DPO leidingen P20, P21 en P24 in de regio Markelo door de hoogspanningslijnen 380 kv Doetinchem- Hengelo en 110 kv Hengelo-Oldenzaal van netbeheerder Tennet bestudeerd. In een eerste fase werd de coatingsweerstand van de leidingen gefit gebaseerd op metingen uitgevoerd door DPO. Dit laat toe om vanuit het model te starten van realistische waarden voor de coating. Hieruit bleek dat men met een uniforme coatingsweerstand van 2 kωm 2 een goede overeenkomst vindt tussen de berekende en gemeten AC potentialen. Deze waarde is een bovengrens van de reële waarde waardoor de berekende AC potentialen hoger zijn dan aangenomen wordt wat een afschatting aan de veilige kant oplevert. Men kan opmerken dat voor grote delen van de DPO leidingen een waarde van 1kΩm² of zelfs 0.5 kωm² van de coatingsweerstand zeer aannemelijk lijkt. Bijkomend werd aangetoond dat het uitvallen van één van de circuits geen verhoogde geïnduceerde spanningen met zich meebrengt. In een tweede fase werd, gebaseerd op het gefitte model, de geïnduceerde spanning berekend voor een maximale belasting van de hoogspanningslijnen. Hieruit blijkt dat leiding P20 een maximale langdurige spanning van meer dan 50.0 V bereikt, terwijl leidingen P21 en P24 beneden de maximaal toelaatbare spanning van 25 V blijven. Bij optreden van een 1-fase en 3-fase kortsluitingen in de hoogspanningsverbinding wordt de maximaal toelaatbare spanning van 1500 V niet overtreden. In de buurt van drie masten die op een afstand van minder dan 30 m van de DPO leidingen liggen werden weerstandsbeïnvloedingsberekeningen gedaan. Hieruit bleek dat met de opgegeven 1-fase foutstromen en door Hommema gemeten bodemweerstanden de maximaal toelaatbare spanning van 1500 V niet overtreden werd. Om aan de gestelde eisen en criteria te voldoen in het geval van langdurige maximale belasting zijn maatregelen genomen in de vorm van wisselstroomdrainages. In totaal moeten twee wisselstroomdrainages op leiding P20 voorzien worden, beide met een verspreidingsweerstand van 1 Ω. Drainage DAC-146 komt aan het einde van de leiding, ter hoogte van het depot, drainage DAC-147 komt ter hoogte van meetpaal KM461K. Met het plaatsen van beide wisselstroomdrainages is ook het risico op AC corrosie zelfs met maximale belasting van het net zo goed als verwaarloosbaar. Er is één locatie nabij mast M91 waar de AC stroomdichtheid tweemaal zo hoog is als de toegelate waarde. 10 Referenties [1] Nederlandse Praktijkrichtlijn NPR2760, "De wederzijdse beïnvloeding van buisleidingen en hoogspanningsverbindingen", 1e druk november [2] CEOCOR (Comité d'étude de la Corrosion et de la Protection des Canalisations): "AC Corrosion on cathodically protected pipelines - Guideline for risk assessment and mitigation measures" [3] Guide on the Influence of High Voltage AC Power Systems on Metallic Pipelines, CIGRE, Working Group 36.02, [4] AC Predictive and Mitigation Techniques Final Report, for Corrosion Supervisory Committee PRC International, [5] TL WorkstationTM Code: Version 2.3, Volume 3: CORRIDOR Manual, EPRI Project , BIRL Final Report, EPRI, Palo Alto CA, June [6] [7] Hommema meetverslag nr MR001, 18 augustus Vertrouwelijk Pagina 14/19 29/09/2010

15 Bijlage A Kenmerken hoogspanningsverbindingen NR MASTTYPE NR MASTTYPE 48 S+6/R 94 S-3/R 49 HA+0/R 95 HA+0/R 50 S-3/R 96 S+6/R 51 HB+0/R 97 S+0/R 52 HB+0/R 98 S+0/R 53 S+0/R 99 S+0/R 54 HA+0/R 100 S+0/R 55 S-3/R 101 S+0/R 56 S+3/R 102 HB+9/R 57 S+3/R 103 S+9/R 58 S+3/R 104 S+0/R 59 HA+0/R 105 S+0/R 60 S-6/R 106 HB+9/R 61 HA+0/R 107 HB+9/R 62 S+3/R 108 S+6/R 63 S-3/R 109 S+9/R 64 S-3/R 110 S+9/R 65 S-3/R 111 HA+3/R 66 S+3/R 112 S+9/R 67 S-3/R 113 S+12/R 68 HB-3/R 114 S+15/R 69 S+9/R 115 S+0/R 70 S+15/R 116 S-6/R 71 S+15/R 117 HS-3/R 72 HB+3/R 118 I S-6/R 73 S+0/R 118 II HC+0/R 74 S-3/R 119 S-3/R 75 HA-3/R 120 S-3/R 76 S-3/R 121 HA-3/R 77 S-3/R 122 S-3/R 78 S+0/R 123 S-3/R 79 S-3/R 124 HA-3/R 80 HB-3/R 125 S+0/R 81 S+0/R 126 S-3/R 82 S+15/R 127 S+0/R 83 S+15/R 128 S+0/R 84 S-3/R 129 S-3/R 85 S-6/R 130 HB-3/R 86 HA+0/R 131 S-3/R 87 S+0/R 132 HC+9/R 88 S+0/R 133 S+12/R 89 HA+0/R 134 S+12/R 90 S+0/R 135 S+12/R 91 S-3/R 136 S+12/R 92 HB-3/R 137 HB+0/R 93 S-3/R 138 EC+6/R HA+0/R Tabel A.1: Masttypes 380kV-lijn Doetinchem-Hengelo 18 verschillende in totaal Vertrouwelijk Pagina 15/19 29/09/2010

16 Tabel A.2: Klokgetallen 380kV-lijn Doetinchem-Hengelo Tabel A.3: Mastbeelden 110kV-lijn Hengelo/Weideweg-Oldenzaal Vertrouwelijk Pagina 16/19 29/09/2010

17 Bijlage B Vergunningstekeningen Figuur B.1: Vergunningstekening AC-drainage DAC-146 Vertrouwelijk Pagina 17/19 29/09/2010

18 Figuur B.2: Vergunningstekening AC-drainage DAC-147 Vertrouwelijk Pagina 18/19 29/09/2010

19 Vertrouwelijk Pagina 19/19 29/09/2010