perhitungan kurt medan listrik di bawah transmisi 500 kv dengan

ISSN: 1411-2019
PERHITUNGAN KURT MEDAN LISTRIK DI BAWAH TRANSMISI 500 KV
DENGAN MEMPERHATIKAN OBJEK DISEKITARNYA DENGAN
MENGGUNAKAN METODE INDUKSI MUATAN FARADAY
'ti
r
BAMBANG ANGGORO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO, INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG
Abstrak
Akhir-akhir ini masalah medan listrik menjadi bahan pembicaraan oleh ban-yak niasyarakat, dari
masvarakat intelek san:pai ntasyarakat aivmn, khususnya mengenai bahaya tidaknya medan listrik tersebut.
Sudah banyak penelitian dilakukan , balk mengenai berapa besar medan listrik yang diakibatkan oleh
saluran transmisi maupun pengaruh medan listrik tersebut terhadap lingkungan (nranusia, heivan,
tumbuh-tumbuhan) baik- yang dilakukan langsung dilapangan maupun di laboratorium.
Perhitungan secara teoritis pun juga banyak dilakukan, akan tetapi umunin_va pengukuran langsung
ataupun perhitungan-perhitungan teoritis dilakukan dengan kondisi untuk suatu tanah datar (flat), sedang
kenyataannya banyak sek-ali objek--objek disekitar transmisi dan kontur tanahnya pun tidak datar. Perlu
diketahui disini bahwa sifat medan listrik (besar dan arahnya) dapat sangat berubah bila ada objek
disekitar daerah yang akan diukur medan listriknva. Untuk itu perlu ada pendekatan lain guna
mentperhitungkan pengaruh pengaruh tersebut Salah satu 'cara yang akan digunakan disini adalah
dengan metode induksi muatan Faraday.
Kata Kunci : medan listrik kontur tak mendatar, induksi muatan Faraday
Abstract
The positive or negative effect of electric fields have been discussed in many seminar. Many experiments
of electric fields have been done in the laboratorv or in tl_e real fields. !U_nost of calculation and field
measurement of electric fields based on flat contour of ground surface. The character of electric field will
change (direction and or quantity) if any object near of the electric field instrumentation. For proving the
result of measurement, can be done by calculation of electric field with the real condition, included the
object exist (tree, building etc). In this calculation we use the methods of Faraday change induction.
Key Words : Electric fields , fat counter, Faraday charge induction
1.
Pendahuluan
Metoda induksi muatan Faraday dapat digunakan
karena pada suatu konduktor yang bennuatan Q
Coulomb akan menimbulkan fluk listrik sebesar
Q Coulomb dan akan meneindnksikan muatan
sebesar - Q Coulomb disekitar muatan tersebut.
Kawat transmisi SUTT/SUTE'T (saluran Udara
Tegangan Ekstm Tinggi) yang bertegangan dan
dengan menggunakan matrix potensial akan
didapat muatan (per satuan panjang) pLN dari
satuan transmisi tersebut. Muatan pada kawat
transmisi ini akan menginduksi muatan
kesekitarnya, yang dalam lial ini diasumsikan
al-an mengumpul di permkuaan tanah yang total
muatan saina dengan muatan total di saluran
transmisi. Pada permukaan tanah yang dibuat
diskrit memanjang searah saluran transmisi akan
dapat ditentukan kerapatan muatan per satuan
panjang (pz) sebagai hasil induksi muatan saluran
transmisi. Hal ini
dilakukan dengan
menganggap permukaan tanalt/objek di bawah
transmisi berpotensial = 0 sehingga medan listrik
yang ditimbulkan tegak lurus pennukawt
tanalt/objek tersebut. Kerapatan muatan per
satuan panjang dipennukaan tanah
p, tidak
Perhitunganr Kuat.1fe(lon Listrikdi l3awalt 7ronsnrisi 500kI . .. ... d3onihang.-1nggoro)
1
__
ISSN: 1411-2019
homogen akan tetapi merupakan fiingsi jarak
datar melintang saluran transmisi. . Dengan
simulasi dari kerapatan rnuatan tersebut akan
didapat kuat medan listrik di bawah transmisi
2.
Perhitungan pada experimen ini untuk saluaran
SUTET 500 kV single sirkuit dengan dua kawat
tanah seperti gambar 2 dibawah ini.
Expe.^'•went
Kawat tanah
0
Kawat tanah
0
(xzY' )
(x'y,)
Induksi muatan Gstrik Faraday.
bexka prngama face
Bila terdapat 2 buah silinder konsentris dengan
jari-jari a untuk silinder dalam dan jari jari b
untuk silinder luar. Pada silinder dalam diisi
suatu muatan Q positif, maka pada silinder luar
akan diinduksikan muatan Q negatif tanpa
memperhatikan bahan apa yang terdapat
diantaranya, (lihat gbr. 1 dibawah ini).
bvkas pmgmaa faea
o,
(XxY,)
,o
(
.>
Mualmip--k- dif~W
gabesar Cos e (u) du
....
L
(Xc,>
Titik kartu,
c xxx»
bahan ielektrik
-
<=.x=»
' °`
silinder penghantar I
axis fluksi listri
Gbr. 2: Saluran SUTET 500 kV dengan,
permukaan tanqh tidak datar.
r=a ,v
Kuat medan listrik di titik kontur ( x,y(x))
adalah
E (x y( x)) _
1
Gbr.1: 2 Silinder Konsentris dengan muatan
positif pada s,i;;rder dalam dan
diinduksikan 0 negatif pada silinder
IuaY
0
Jumlah muatan yang ada adalah :
Q - Q = 0 (nol) . Dengan membuat assumsi
bahwa silinder luar dibuka menjadi sebuah
bidang, maka pada bidang tersebut akan
terinduksi muatan sebesar - Q pula. Bila silinder
dalam merupakan sebuah konduktor yang
panjang dan bermuatan sebesar Q positif maka
silinder luar yang berupa bidang (permkaaan
tanah) dibawah konduktor tersebut akan
terinduksi muatan sebesar Q negatif. Karena
permukaan tanah merupakan bidang ekipotensial
maka melon listrik dipermukaan tanah akan
tegak lm-us permukaam hanya saja distribusi
muatan induksi dipermukaan
tanah tidak
homogen. Untuk menentukan besar muatan
induksi di permukaan tanah
perlu adanya
pendekatan - pendekatan matematik.
PLN[(x-x u) ax+(Y(x)-Y.)ayl
N
- E
2 nE O
a-i
+
(
P
1
x-
) `± ( y(x) - yn ) 2
du
s(u)[(x-u)ax+(Y(x)-Y(u)aY]
j
2 n6o
ax, ay
Eo
0 (u)
N
x -u ) 2 + ( Y(x) - Y(U))
2
Cos (u)
= arah vektor satuan
= permitivitas udara
dy(u)
= tan -'
du
= jumlah pengantar
Cos 0(u)
= proyeksi diferensial p, (u) arah
horizontal
Komponen tangential medan listrik . di titik
kontur = nol
Jurnal Teknik Tegangan Tinggi Indonesia, V61.2, idol Januari 2000
n
ISSN: 1411-2019
16
terhadap tanah atau potensial permukaan obyek
= nol.
14
12
'°
°
4.
6
g
4
01
-50 -40 -30 -20 -10
0
10
20
Jarak dari pose( SUTET ( meter
30
40 50
>
Gambar 6a. Hasil kurva medan listrik di bawah
SUTET dengan obyek rumah clan
pohon di bawahnya.
'°
1 4
_
1 2
0
°
o
E
Y
v
V
5
4
2
0
L
- 50 -40 -30 -20 .10 0 10 20 30 40 50
Analisa
Dari hasil perhitungan yang tertuang seperti pada
gambar 6a & 6b terlihat bahwa besar medan
listrik dekatobjek
'
menjadi lebih renclah dari
medan listrik tanpa objek. Hal ini terjadi karena
objek dianggap terhubung tanah serta sifat dari
medan listrik itu sendiri yang dapat dengan
muclah berubah harga clan arah nya bile terdapat
objek disekitarnya. Dari pengalaman dilapangan
(yang pernah dilakukan oleh penulis) bahwa
medan listrik disekitar objek (rumah, tumbuhtumbuhan, manusia, binatang) akan menjadi
lebih kecil dari medan listrik tanpa objek untuk
ketinggian yang sama.
Medan listrik diatas objek sejauh 1 meter akan
menjadi lebih besar, hal ini karena jarak rid
antara koncluktor (SUTET) yang bertegangan
dengan bagian atas objek yang dianggap
terhubung tanah menjadi lebih pendek, sehingga
wajar bila medan listriknya menjadi lebih besar.
Hal lain yang perlu diperhatikan yaitu gradient
tegangan dekat objek menjadi besar, yang berarti
bahwa beda potensial untuk delta jarak yang
kecil menjadi besar yang mungkin cukup bahaya
5.
Kesimpulan
Jarak dari pusat SUTET ( meter )
16
-
'`
'2
'°
°
5
_
`
o
- 50 .40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
Jarak dari pusat SUTET ( meter )
Gambar 6b.
Dari gambar-gambar hasil perhitungan di atas
dapat disimpulkan bahwa
Medan listrik di bawah SUTET' dipengaruhi
a.
oleh adanya obyek di sekitarnya, baik besar
maupun arahnya.
b. Medan listrik dekat obyek menjadi lebih
kecil, sedang medan di atas obyek menjadi
lebih besar karena medan yang diukur I m
diatas kontur yang secara vertikal lebihh
dekat terhadap kawat transmisi.
c.
Pada daerah sudut obyek terdapat kenaikan
kuat medan karena sifat ketajaman dari
sudut yang dibuat, dapat dikurangi dengan
bentuk yang tidak tajam.
d. Secara umum metoda induksi muatan ini
dapat digunakan untuk menghitung kuat
medan di bawah SUTET waIaupun kontur
tanah tidak datar.
Kurva 6b menggambarkan kuat medan listrik
dengan jarak I m di atas permukaan kontur
(tanah clan obyek dianggap terhubung baik
Perhitungan Kuat Medan Listrik di Bawah Transmisi 500kV ... ... (Bambang Anggoro)
ISSN: 1411-2019
6.
Referensi
1.
Sendaula, H.M Wilson DW, Meyer, RG dan
Johnson,RR.Electric Fields Induced by
I EEE
transmission
Irregular
Terrain,
transactions on Power Apparatus and
System Vol. Pas 102, No.5, May 1983.
Deno, DW, Zaftanela; Silva, Transmission
line Electric field Shielding by Object, IEEE
Transaction on Power Delivery, Vol.PWRD2 No. l, January 1987.
2.
Bambang Anggoro.
,15
Lahir,
Madiun
Februari ,
1 955.
SI Teknik Elektro ITB
Teknik
1 979
,
S2
Elektro
I TB
1990.
~
riset
,
Bidang
elektromagnetik
bioelektromagnetik.
Sejak 1980 menjadi staf di jurusan Teknik
Elektro ITB.
Jurnal Teknik Tegangan Tinggi Indonesia, Vol. 2, No. l-Januaryi 2000
6