Middenspanningsruimtes (beter bekend als transformatorhuisjes) komen voor in vele vormen en maten; van onopvallende, betonnen prefabstations tot uitbundig vormgegeven kunstobjecten. In deze kalender vindt u een aantal fraaie voorbeelden van middenspanningsruimtes en hun technologie door de jaren heen.
Dankzij de energietransities staat de middenspanningsruimte tegenwoordig volop in de aandacht. De grootste veranderingen van de energietransitie vinden immers plaats in de laagspanningsnetten. Decentrale opwek en de groeiende vraag naar elektriciteit aan de uiteinden van het net maken dat de transformatorhuisjes een cruciale rol zullen spelen in deze nieuwe dynamiek.
Op weg naar datagedreven netbeheer is de middenspanningsruimte bovendien een onmisbare bron van waardevolle informatie over de laagspanningsnetten. Met nieuwe technologie in de aloude transformatorhuisjes kunnen deze op een nieuwe manier bijdragen aan de balancering van de netten en het voorkomen van congestie.
Alle aanleiding dus om de middenspanningsruimte eens in het zonnetje te zetten op onze kalender!
William Stanley werd in maart 1884 aangenomen door Westinghouse. Hij werkte aan een verbeterde versie van de ‘secundaire generator’ van Gaulard en Gibbs, een vroege transformator. Toen hij gezondheidsklachten kreeg door de luchtvervuiling in Pittsburgh, kreeg hij toestemming verder te werken in Great Barrington.
Daar kreeg hij de beschikking over een leegstaande fabriek, waarin hij een 25 pk stoommachine installeerde met een Siemens eenfase dynamo. Deze leverde 500 V wisselstroom, met een frequentie van 133 1/3 Hz. Hij bouwde een aantal transformatoren en legde vanuit de fabriek een ‘net’ van ruim een kilometer naar Main Street in Great Barrington. De lijnen hingen aan isolatoren in de bomen langs de weg. Een aantal winkels kreeg in de kelder een transformator, die de spanning tot 100 V verlaagde. Ze werden voorzien van in totaal 36 gloeilampen.
In maart 1886 stuurde hij een telegram naar zijn baas: “All is ready. Come at once.” Toen Westinghouse was gearriveerd, bediende Stanley de hoofdschakelaar en in de stad gingen alle lampen aan. “Gentlemen,” zei Westinghouse plechtig, “we are witnessing the true dawn of the Age of Electricity.”
In 1889 begon Electra, Maatschappij voor Electrische Stations met de levering van eenfase wisselstroom in een deel van de Amsterdamse binnenstad. Met huistransformatoren werd de spanning van 2000 V naar 70 V verlaagd.
Een paar jaar later bouwde de Rus Michail Doliwo-Dobrowolski voor AEG de eerste driefasetransformator. Hij ontwikkelde de ster- en driehoekschakeling en introduceerde het begrip ‘draaistroom’.
Toen Amsterdam in 1904 een gemeentelijk bedrijf oprichtte, werd voor draaistroom gekozen. Deze werd onder een spanning van 3000 V gedistribueerd naar 82 ijzeren transformatorzuilen, die verspreid door de stad stonden. Vandaaruit ging de stroom in eerste instantie met een spanning van 127 V naar de klanten, maar toen de nulleider werd toegevoegd, werd de spanning verhoogd tot 220/380 V.
Transformatorzuilen werden gebouwd door Heemaf in Hengelo en overal in het land neergezet. Meestal werden ze later vervangen door transformatorhuisjes, maar in Amsterdam bleven ze in bedrijf. Vanaf de jaren zestig werden ze omgebouwd voor 10 kV.
In 2008 kreeg de stad nieuwe, betonnen peperbussen. Ze verschenen later ook in andere steden, al had Amsterdam ze liever voor zichzelf gereserveerd. Anders dan de oude peperbus – die moest worden gedraaid om de verschillende onderdelen van de installatie te bereiken – heeft de nieuwe hiervoor drie dubbele deuren.
In de moderne peperbus past (met extra ventilatie) een trafo van 1000 kVA. Op het Rokin staat een peperbus met een gasverdeelstation, met een vermogen van maar liefst 5 MW.
De eerste transformatorhuisjes die begin twintigste eeuw verschenen waren vrij groot, om plaats te bieden aan alle installaties en om de ontwikkelde warmte kwijt te kunnen. Architecten zochten naar de juiste vormgeving voor deze nieuwe verschijning in het straatbeeld.
Het genootschap Architectura et Amicitiae en de Bond Heemschut organiseerden daarom in 1915 een prijsvraag. De Haagse architect Kentie won met een kubistisch ontwerp, dat de hoogspannings- en de laagspanningsruimte met een hoger en een lager deel markeerde. Dit ontwerp – dat nooit uitgevoerd werd – had veel invloed op de vormgeving van trafohuisjes door heel Nederland.
De Kennemer Electriciteit-Maatschappij schakelde zijn vaste architect Van Loghem in voor het ontwerp van transformatorhuisjes. Voor elke locatie maakte hij een uniek ontwerp, maar ze werden allemaal voorzien van dezelfde keramieken tegels: één met een haan en één met een hond. Elektriciteit is niet zonder gevaar. Daarvoor waarschuwt de haan, terwijl de hond ermee dreigt.
Ook toen de KEM in 1917 opging in de Provinciale Electriciteitsmaatschappij van Noord-Holland, bleven de tegeltjes in gebruik. Ze waren populair: onder het personeel van de P.E.N. werden ze ook in verkleinde uitvoering verspreid.
Rond 1920 had Nederland al duizenden kilometers middenspanningsnet. Een groot deel daarvan lag al vanaf het begin ondergronds, maar in meer afgelegen streken kwamen ook bovengrondse lijnen voor. Soms werden dan masttransformatoren gebruikt maar er werden ook ‘torenstations’ gebouwd.
De meeste bovengrondse lijnen werden later alsnog verkabeld. Torenstations werden dan aangepast, of vervangen door ‘gewone’ transformatorhuisjes. Af en toe kregen ze een nieuwe functie.
De meeste zijn inmiddels verdwenen, maar verspreid over het land is er nog een aantal te vinden, soms zelfs nog inclusief isolatoren.
In Zeeland, waar torenstations ‘hoogtorens’ werden genoemd, staan er nog negen. Die van Dreischor werd in 1956 door de gemeente van de PZEM overgenomen, zodat de brandweer er zijn brandslangen te drogen kon hangen. Net zoals de meeste andere resterende torenstations is het gebouwtje inmiddels gerestaureerd.
De meeste elektriciteitsbedrijven hadden al vroeg eigen telefoonnetten waarmee transformatorhuisjes, schakelstations en ook woningen van onderhoudsmonteurs waren verbonden. Soms waren er ook verbindingen naar naburige bedrijven.
Tijdens de bezetting wisten technici van de elektriciteitsbedrijven samen met collega’s van bijvoorbeeld de PTT en de Spoorwegen met veel improvisatie een landelijk dekkend communicatie-netwerk voor het verzet op te zetten. De bezetter wist wel van het bestaan van enkele van die netten, maar had geen idee van de onderlinge koppelingen of de totale omvang.
Na het mislukken van de Slag om Arnhem lag de frontlijn maandenlang tussen Arnhem en Nijmegen. Het telefoonnet van PGEM bleef functioneren omdat telefoonlijnen al in de jaren dertig vanwege de oorlogsdreiging van de bruggen naar de rivierbodem waren verplaatst. Het was, nadat de bruggen over de Rijn tijdens en na de slag om Arnhem waren opgeblazen of gebombardeerd, de enige verbinding tussen bezet en bevrijd Nederland. Door het oorlogsgeweld werden veel lijnen later alsnog verbroken, maar de lijn tussen het onderstation in Ede en de centrale in Nijmegen bleef intact. Hij was al direct van groot belang bij het organiseren van de evacuatie van achtergebleven Britse para’s (Operatie Pegasus). Daarna werd de lijn ingezet om bijvoorbeeld informatie door te geven over Duitse troepenbewegingen.
Ook toen de geallieerden het volgend voorjaar in de Achterhoek oprukten, bleef het PGEM-telefoonnet daar, met veel kunst en vliegwerk, functioneren. De ontsnapping van 1600 gevangenen uit een kamp in Rees werd ermee georganiseerd en sabotageacties van het verzet konden worden gecoördineerd.
Het PGEM-telefoonnet bleef in gebruik tot modernere communicatiemiddelen het rond 1990 overbodig maakten. Opvolger Liander maakt daarvan volop – en steeds meer – gebruik bij het controleren, administreren en besturen van zijn elektriciteitsnet.
De Limburgse Stroomverkoop-Maatschappij verving in 1932 de transformatorzuil in Roosteren door een transformatorhuisje. Besloten werd om er een combinatie met een kapel van te maken. Door het transformatorhuisje heeft de kapel een soort dwarsschip.
Op de stalen deuren aan de zijkanten staat: ‘levensgevaarlyke hooge spanning’, op het hek aan de voorzijde ‘St. Antonius’. Aan hem is de kapel gewijd. Ondanks het hek is in 1969 het houten beeld van de heilige gestolen. Het werd vervangen door het huidige beeld.
De heilige Antonius van Padua is bijzonder veelzijdig: hij is patroon van de franciscanen, vrouwen en kinderen, armen, bakkers, mijnwerkers, het huwelijk, reizigers en verliefden. Tevens is hij patroonheilige tegen schipbreuk, de pest en koorts. Maar Antonius is echter vooral bekend als patroon van verloren voorwerpen:
Sint Antonius, beste vrind,
zorg dat ik m’n ... vind.
Evengoed is zijn gestolen beeld nog steeds niet terecht.
Sinds 2001 staat het gebouwtje als St. Antoniuskapel annex trafohuisje in het Rijksmonumentenregister.
Tussen 1950 en 1970 vervijfvoudigde het Nederlandse elektriciteitsverbruik. Elektriciteitsbedrijven konden deze groei faciliteren door te kiezen voor standaardisering. Zo bouwde de PGEM overal in Gelderland huisjes van het type K2. Deze ‘betreedbare’ trafohuisjes staan vooral in de landelijke gebieden. Verstopt achter huizen, in het bos en bij boerderijen.
Veel van de trafohuisjes uit die tijd zijn nog steeds in bedrijf al werd het ‘open systeem’ later vervangen door compactere, gesloten systemen van bijvoorbeeld C0q of Hazemeyer (Magnefix).
De deuren van de trafohuisjes hadden (en hebben) verschillende sloten. Afhankelijk van zijn opleiding heeft een monteur lopers voor LS of MS/HS. Tegenwoordig is dat het BEI certificaat (Bedrijfsinstructie Elektriciteits Installaties).
In grotere stations, die voorzien waren van een telefoon, zaten laagspannings-monteurs graag te klaverjassen, in afwachting van storingen. Wachten hoorde bij hun werk – al bij de sollicitatie kregen ze de vraag of ze zich zelf wel wisten te vermaken.
In dunbevolkte gebieden werden in het verleden soms 3 kV-netten aangelegd. In het elektriciteitsnet dat in de jaren veertig en vijftig door IJsselcentrale (later IJsselmij) in Overijssel en de Noordoostpolder werd aangelegd, kwamen ze veel voor. Meestal werden er, met eigen transformatorstations, rechtstreeks boerderijen op aangesloten. Maar soms werden er ook enkele nabije woningen aangesloten via een stukje laagspanningsnet. IJsselmij werd later onderdeel van Enexis, dat op 1 januari 2016 zijn netten in Friesland en de Noordoostpolder met Alliander heeft verruild voor netten in Oost-Brabant/Eindhoven.
Sindsdien worden de 3 kV-trafohuisjes in de Noordoostpolder kabouterstations genoemd. Ze hebben tientallen jaren dienst gedaan, maar het sprookje is bijna uit, want binnenkort zullen de laatste worden vervangen door reguliere 10 kV-stations.
De 3 kV-netten en kabouterstations in de Noordoostpolder zijn relicten uit een voorbije tijd. Met 105 inwoners per vierkante kilometer is het gebied nog steeds dunbevolkt, maar de polder ligt nu vol met elektriciteitsnetten op alle spanningsniveaus, die bovendien voortdurend worden uitgebreid. Liander ontlast de bestaande 10 kV-netten met de aanleg van 20 kV-ringnetten, terwijl TenneT tracés bestudeert voor een nieuwe 380 kV-lijn van Ens naar Vierverlaten.
In (Europees) Nederland ligt vrijwel het hele MS- en LS-net ondergronds, maar in Caribisch Nederland is dat anders. Zo heeft bijzondere gemeente Bonaire een bodem van harde klipsteen. Kabels leggen is daardoor duur en er is dan ook tamelijk veel bovengronds net.
Toch ligt het 30 kV-transportnet (20 km) en het grootste deel van het 12 kV distributienet ondergronds. 73 km van het distributienet en vrijwel het hele LS-net zijn wel bovengronds. Veel trafo’s bevinden zich dan ook niet in een MSR, maar zijn uitgevoerd als masttransformator, zoals dat ook in talloze andere landen gebruikelijk is.
Bonaire heeft uiteraard een eilandbedrijf – WEB Bonaire (Power Purchase Agreement met Contour Global Bonaire) – maar heeft toch de ambitie om de opwekking al eind 2026 voor 80% duurzaam te realiseren. Nu ligt dat tussen 22 en 30%. Dieselgeneratoren leveren ruim 30 MW van de elektriciteit. Een zonnepark levert tot 6 MW, samen met een BESS (Battery Energy Storage System) met een capaciteit van 14 MWh. Er staat verder 25,5 MW windenergie opgesteld. Jammer genoeg waait de passaat de laatste jaren – door El Niño – noordelijker dan normaal. Met een 14 MW batterij worden fluctuaties opgevangen.
Ongeveer 20% van de productie is nodig om door ontzilting van zeewater 7200 m3 drinkwater te maken voor de 20.000 inwoners. Helaas gaat dat proces ook na zonsondergang door. Ook drinkwaterproductie is een taak van WEB Bonaire.
In de jaren zeventig verschenen de eerste betonnen prefab compactstations in het straatbeeld. Heel praktisch, want compleet met installaties kon zo’n huisje er al in een uur staan. Bij omwonenden vallen ze doorgaans net zo min in de smaak als betreedbare stations, maar in elk geval nemen ze minder ruimte in beslag. Voor de monteur is het een nadeel dat hij soms in de regen moet staan tijdens zijn werk.
In 2003 introduceerde (toen nog Van) Alfen de Diabolo, die standaard kan worden uitgerust met een trafo van maximaal 2500 kVA of, met extra ventilatie tot 3500 kVA. De Diabolo is een heel herkenbaar ontwerp met een geribbelde betonnen behuizing uit één stuk. Het was direct een succes. In Nederland zijn er op dit moment, in verschillende uitvoeringen, al zo’n 54.000 geplaatst. Alfen heeft inmiddels naast de Diabolo ook de nog compactere Pacto en de betreedbare Altro ontwikkeld.
In de eerste decennia van de twintigste eeuw bouwden elektriciteitsbedrijven middenspanningsruimtes met een verzorgde en trotse uitstraling. Er zijn er maar liefst 69 opgenomen in het Rijksmonumentenregister en nog veel meer zijn er beschermd als gemeentelijk monument.
Later werd gekozen voor standaardisering en sobere vormgeving. Dankzij technische ontwikkelingen werden transformatorhuisjes daarna steeds compacter. Maar ook dan zijn ze onder buurtbewoners niet erg populair, mede vanwege hun aantrekkingskracht voor graffiti. Om die te voorkomen zijn er dan ook regelmatig projecten om trafohuisjes te laten beschilderen door (amateur)kunstenaars.
Zo nu en dan proberen stadbestuurders en distributiebedrijven wel eens heel opvallende, extra mooie of juist goed gecamoufleerde trafohuisjes te bouwen. Dat helpt ook al niet: op zijn best worden transformatorhuisjes aanvaard als een noodzakelijk kwaad.
Er zullen er echter nog heel veel meer in het straatbeeld verschijnen. Nu zijn er zo’n 125.000 en elke week komen er tientallen bij. In 2040 zijn het er naar verwachting minstens 175.000.
De exacte verhouding van het aantal wikkelingen aan beide zijden van een transformator wordt ingesteld met de trapstandschakelaar. Deze kan in principe alleen onbelast worden bediend, omdat er anders kortsluiting in de transformator optreedt. Vision Cloud Solution maakt, om de optimale trapstand te bepalen, gebruik van smart meters aan het begin en het eind van een uitgaand laagspanningsnet. Metingen uit alle seizoenen worden gecombineerd om de spanning door het jaar in het hele uitgaande net binnen de wettelijke norm van +/– 10% te houden.
Met een on-load regelbare transformator kunnen trapstanden wel onder belasting worden aangepast. Een vacuümschakelaar verbreekt tijdens het schakelen de verbinding om kortsluiting en vervuiling van de transformatorolie te voorkomen. De techniek werd tot voor kort alleen in de HS/MS transformator toegepast, maar maakt nu ook zijn entree in de distributietrafo. De belastingswisselingen door zonne-energie, warmtepomp en elektrisch vervoer in de LS-netten kunnen er grotendeels mee worden opgevangen. Een on-load regelbare distributietrafo kan tot twintig keer per minuut schakelen om de spanning op de afgaande velden binnen de marges te houden. In de praktijk is dat, om binnen de toegestane spanningsgrenzen van +/– 10% te blijven, maar zo’n 15 keer per dag nodig.
Tot de jaren 90 was de norm nog +/– 6%, maar inmiddels wordt door netbeheerders overwogen er +/– 15% van te maken.
Phase to Phase is onderdeel van Technolution. © 2009-2024