Ontoelaatbare elektromagnetische beïnvloeding voorkomen bij ondergrondse kabels- en leidingen?

EMC is de afkorting van Elektro Magnetische Compatibiliteit. Als een product Compatibel is dan kunnen diverse elektrische en elektronische producten, zonder verlies van eigenschappen, naast elkaar functioneren. Om ervoor te zorgen dat er geen EMC-problemen optreden, zijn er EMC-eisen opgesteld. Deze EMC-eisen gelden ook voor ondergrondse kabels en leidingen. In dit stuk gaan we dieper in op de norm NEN 3654 die wat zegt over de beïnvloeding van hoogspanningsverbindingen op leidingen. 

SGS Roos+Bijl, onderdeel van SGS Nederland, is specialist in de ondergrondse infrastructuur en ontwerpt technische kabel- en leidingnetwerken voor distributie en transport en verzorgt de begeleiding bij het aanleggen, verleggen of verwijderen van kabels en leidingen. Hier gaan vaak specialistische berekeningen aan vooraf waaronder beïnvloedingsberekeningen. We spreken met twee specialisten op dit gebied: Projectmanager Remco van der Wel en Engineer Eric Lorsheijd.

SGS Roos+Bijl maakt beïnvloedingsberekeningen volgens de NEN 3654 norm. Remco legt uit: “De norm gaat over de wederzijdse beïnvloeding van buisleidingen en hoogspanningssystemen. Onder hoogspanningssystemen worden hoogspanningskabels en hoogspanningslijnen verstaan. Conform de norm wordt laagspanning tot 1000 Volt (1 kV) gezien. Boven de 1000 Volt (1 kV) betreft hoogspanning. De NEN 3654 beschrijft primair hoe moet worden vastgesteld dat buisleidingen en hoogspanningssystemen elkaar nadelig beïnvloeden uit oogpunt van veiligheid en corrosie.” De norm hanteert een aantal verschillende stappen die doorlopen worden. Er wordt gekeken naar zowel de elektrische beïnvloeding als de thermische beïnvloeding.

“Op een stalen buisleiding kan spanning komen te staan door een parallel lopende hoogspanningsverbinding, ten gevolge van het elektromagnetisch veld”, geeft Eric aan. “Deze elektrische beïnvloeding kan resulteren in onveilige situaties omdat er aanraakspanningen kunnen ontstaan of er kunnen beschadigingen optreden op nabij gelegen installaties en buisleidingen door wisselstroomcorrosie.” Remco vult aan: “De mate waarin een buisleiding nadelig wordt beïnvloed wordt groter naarmate de parallelloop langer wordt in combinatie met de onderlinge afstand tussen de buisleiding en de hoogspanningsverbinding.

Rondom bijvoorbeeld een 10 kV hoogspanningsverbinding is een elektromagnetisch veld van ruim 1 km aan beide zijden aanwezig. Indien hier buisleidingen parallel lopen aan de kabelverbinding, kan er nadelige beïnvloeding plaatsvinden op de buisleidingen. Bij deze nadelige beïnvloeding wordt rekening gehouden met de grootte van de optredende elektrische en thermische beïnvloeding en de gevolgen die dit met zich mee brengt. “Daarom is het zo belangrijk om vooraf beïnvloedingsberekeningen te maken. Hiermee voorkom je nare verrassingen. Je begrijpt dan ook dat beïnvloedingsberekeningen niet alleen voor één sleuf gelden, ze gelden voor de gehele zone waarin beïnvloeding kan optreden door een hoogspanningsverbinding “, aldus Remco.

Eric: “Een ander probleem dat kan optreden door ondergrondse hoogspanningskabels, is warmteontwikkeling. Deze warmte kan thermische schade veroorzaken aan buisleidingen in de nabijheid van de hoogspanningsverbinding. De verhoogde bodemtemperatuur kan namelijk leiden tot schade aan de buisleiding door een verhoogde coatingdegradatie, verhoogde corrosiesnelheid en thermische spanningen. Ook kan het getransporteerde medium worden aangetast door bijvoorbeeld bacteriegroei.”

Voor het maken van de berekeningen wordt er een aantal factoren geïnventariseerd. Eric somt op: “Je dient te weten hoe de grondopbouw eruit ziet en wat de grondweerstand is. Is een buisleiding gecoat, of niet? Zo ja, waaruit bestaat die coating dan? Van welk materiaal is de leiding gemaakt? De afstand tussen de kabelverbinding en de buitenkant van de buisleiding is van belang, waarbij je moet weten hoe lang deze parallel lopen.” Remco voegt toe: “Veel informatie halen we bij de kabelbeheerder. Daar achterhalen we de diepte waarop de hoogspanningskabel ligt, of de kabels in plat vlak of een driehoek liggen, de lengte van de kabel, de spanning, de stroom, de kortsluitstroom en de afschakeltijd.” Er dient dus veel informatie te komen van de kabel- en leidingbeheerder. Eric: “Werken volgens de NEN-norm betekent breed beginnen met het onderzoek en middels het doorlopen van de verschillende stappen kijken wat er onder uit ‘de trechter’ komt. Waarbij er gedetailleerde berekeningen gemaakt dienen te worden.”

Een van de stappen is het in kaart brengen/simuleren van het buisleidingnetwerk. “Daarin worden bijvoorbeeld ook de aanwezige koppelingen, isolatiestukken en drainages meegenomen”, legt Remco uit. “We kijken wat de maximale toelaatbare spanning op de buisleiding is. Tevens wordt er gekeken of een bestaande situatie kan veranderen door de komst van nieuwe kabels. Deze gegevens worden door ons opgevraagd bij de betreffende buisleidingeigenaren. Zij toetsen ook de berekeningen alvorens gestart mag worden met de fysieke uitvoering. Steeds meer buisleidingeigenaren eisen vooraf een beïnvloedingsberekening.”

Door de energietransitie is er steeds meer vraag naar beïnvloedingsberekeningen. “Ons team is er drukker dan ooit mee. We hebben een grote diversiteit aan klanten, waaronder netbeheerders, buisleidingeigenaren, aannemers, zonnepark eigenaren, windmolenparken… We krijgen tegenwoordig van allerlei partijen aanvragen om voor hen de berekeningen te verzorgen. Tevens vindt er veel uitbreiding op bestaande netten plaats of zijn stroomnetten aan vervanging toe. Ook in deze gevallen dient er eerst aangetoond te worden dat de wijziging geen nadelige beïnvloeding veroorzaakt. Dit kan dan middels het uitvoeren van een beïnvloedingsberekening. Ook als het slechts om een gedeeltelijke vervanging van een bestaande verbinding gaat dient dit opnieuw te worden geïnventariseerd”, zegt Remco. Tot besluit voegt Eric toe: “We zijn continu in gesprek met buisleidingeigenaren om onze berekeningen zo nauwkeurig mogelijk uit te kunnen voeren”.