De bouw en exploitatie van een windpark vereist een groot aantal technische componenten die de opgewekte elektriciteit veilig, betrouwbaar en economisch naar het net vervoeren. Een van de belangrijkste – en vaak onderschatte – componenten zijn middenspanningskabels. Ze vormen de ruggengraat van de interne parkbekabeling en zorgen ervoor dat elke windturbine zijn elektriciteit veilig naar het onderstation of het aansluitpunt van het net leidt met lage verliezen.
Deze gids legt het op een begrijpelijke manier uit:
Elke windturbine wekt elektrische energie op generatorniveau op (meestal tussen 400 V en 1.000 V). Dit wordt omgezet naar middenspanning (meestal 20 kV of 30 kV, zeldzamer 10 kV of 33 kV) via een transformator in de installatie of toren.
De reden voor het gebruik van middenspanning:
- Lagere transmissieverliezen: Hogere spanning = lagere stromen = minder warmteverlies.
- Economische kabeldoorsneden: Voor middelspanning zijn kleinere geleiderdoorsneden voldoende dan bij lage spanning, wat de kosten verlaagt.
- Netwerkcompatibiliteit: Netaansluitpunten van de operators van het distributiesysteem werken meestal in het middenspanningsbereik.
- Veilige en robuuste parkeerstructuur: Middenspanningskabels zijn ontworpen voor de vereiste transmissiecapaciteiten en verhogen de operationele betrouwbaarheid.
Kortom: zonder middenspanningskabels zou de interne bekabeling van een windpark technisch niet haalbaar zijn.
Middenspanningskabels hebben verschillende centrale taken in het windpark:
2.1 Stroomoverdracht van de windturbine naar het parknet
Ze verbinden:
- Windturbines → collector-bedrading
- Verzamelkabelkabels → parkeercontrolecentrum / transferstation
- Aansluiting op transferstation → onderstation / netverbinding
2.2 Ring- of draadwisselen inschakelen
Windparken worden doorgaans aangeduid als:
- Ringsysteem (hogere betrouwbaarheid) of
- Strandsysteem (kosteneffectiever )
bekabeld. Middenspanningskabels moeten hiervoor geschikte schakel- en beschermingsconcepten ondersteunen.
2.3 Communicatie en controle
Veel middenspanningskabels bevatten geïntegreerde glasvezelkabels voor :
- Communicatie van de installatie
- Verbinding met het netwerkcontrolecentrum
- Monitoring, beveiliging en controle
2.4 Aarding en equipotentiaalbinding
De afschermingsvlecht van de kabels neemt het volgende aan:
- Dissipatie van reststromen
- Potentiaalcontrole
- Vermindering van elektromagnetische invloeden
De meest voorkomende middenspanningskabels in het windpark zijn:
3.1 Kabeltypen
-
N2XSY / NA2XSY
Koperen of aluminium geleiders, XLPE-isolatie, veel gebruikt in het windbereik (10–30 kV).
-
N2XSEY / NA2XSEY
Met lengte- en dwarsdichtheid – handig voor vochtige bodems.
-
Kabels met glasvezelbanen
Gecombineerde oplossing voor energie + data.
3.2 Veelvoorkomende spanningsniveaus
- 20 kV (standaard in Duitsland)
- 30 kV (groeiend belang voor grote parken)
- 33 kV (gebruikelijk voor internationale projecten)
3.3 Legmethoden
- Directe begrafenis
- Installatie in de beschermbuis
- Kabeltrays (zeldzaam, vooral in het onderstationgebied)
- Onderdoorgangen (flush drilling methode, HDD)
Hier begint het cruciale deel, want fouten in kabelplanning behoren tot de kostbaarste problemen bij de bouw van windparken.
4.1 Belasting- en verliesberekening
Belangrijke aspecten:
- Kabeldoorsnede volgens de stroomcapaciteit
- Temperatuurafhankelijke belastingcapaciteit
- Ophoping en parallelle strengen
- Spanningsonderhoud en spanningsvalberekening
4.2 Topologieplanning (Ring versus Strand)
Ringbedrading:
Strandbekabeling:
4.3 Bodem- en geologieanalyses
De bodem beïnvloedt:
- Warmteafvoer
- Legdiepte
- Beschermende maatregelen
- Gebruiksduur van de kabel
Stenige grond → zandbodem, beschermende buizen
Vochtige grond → langs- en transversaal afgesloten kabels nuttig
4.4 Mechanische spanning
Bijzonder kritisch:
- Krommestralen
- Trekkrachten tijdens het leggen
- Bescherming in overgangsgebieden (bijv. torenbasis)
4.5 EMC- en afschermingsconcepten
Belangrijk voor:
- Meet- en regeltechniek
- Minimalisatie van interferentie
- Aardingsconcepten in het parkeernetwerk
4.6 Vergunningen en normen
Planners moeten rekening houden met relevante normen, waaronder:
- VDE 0276 (Middenspanningskabel)
- VDE 0100 / 0101 (Bouw van hoogspanningssystemen)
- Technische verbindingsvoorwaarden (TAB) van de netwerkoperator
- Bouwvergunningen voor routes, paden en onderdoorgangen
Na indienststelling begint de langetermijntaak: veilige exploitatie gedurende 20-30 jaar.
5.1 Regelmatige tests en metingen
Typische tests zijn:
- Metingen van partiële ontlading
- Shelltests
- Isolatiemetingen
- Thermografische controles van voegen en stations
5.2 Monitoring van kritieke gebieden
Speciale gevarenzones:
- Socketpunten
- Overgangen aan de voet van de toren
- Onderdoorgangen
- Gebieden met bodembeweging of landbouwgebruik
5.3 Documentatie & Padtracking
Operators moeten weten waar elke kabel zit. Belangrijk voor:
- Reparaties
- Aardwerk
- Incidentbeheer
Gebrek aan documentatie is een van de meest voorkomende operationele risico's.
5.4 Typische foutpatronen
- Schedeschade veroorzaakt door stenen of trekkrachten
- Socketdefecten (meest voorkomende oorzaak van storing)
- Vochtinstroom
- Thermische overbelasting
5.5 Reparaties & Kosten
Reparaties aan middenspanningskabels zijn tijdrovend:
- Lokalisatie op basis van foutlocatie
- Het oplichten van de route
- Socketassemblage onder speciale omstandigheden
De kosten liggen vaak in de vijfcijferige range per claim.
Middenspanningskabels zijn een centraal element van elk windpark. Ze zorgen voor een veilige, efficiënte en betrouwbare overdracht van de opgewekte energie en hebben een aanzienlijke impact op zowel de bouw- als de operationele kosten . Professionele planning, hoogwaardige installatie en zorgvuldige monitoring tijdens de exploitatie zijn cruciaal voor een hoge beschikbaarheid van turbines en een probleemloze windparkexploitatie gedurende decennia.
