ANALISA GAYA DAN INTENSITAS MEDAN LISTRIK PADA SUTM

ANALISA GAYA DAN INTENSITAS MEDAN LISTRIK PADA SUTM 20
kV TERHADAP LINGKUNGAN
1
Muhammad Asrial1*, Yani Ridal1, Mirzazoni1
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta Padang
*
E-mail :[email protected]
Abstract
Medium voltage (SUTM) 20 kV most widely used. SUTM 20 kV still using wire A3C 70
mm2. Due to the use of 20 kV SUTM lot adjacent to building consumer and plants, it will
have an impact on the electric field and the Coulomb force. Due to the location of 20 kV
SUTM near residential areas it is necessary to know a safe distance from the electric field
intensity of exposure to humans. To determine a safe distance from the exposure intensity
electric field at 20 kV type pole SUTM TM-1 and TM-3 which is a standard construction pole
PLN, we first calculate the value of the electric charge phase R, S, and T. Having obtained the
value of the charge phase R, S, and T, it can be in the know on the electric field intensity of
20 kV and SUTM coulomb force at each phase in SUTM 20 kV.
Key words : SUTM, electric field, Coulomb force
Pendahuluan
Untuk
Latar Belakang
terdapat pada tiap phasa.
Medan listrik merupakan daerah yang
mengetahui
gaya
coulomb
yang
Metodologi
masih dipengaruhi sifat kelistrikan dari
Hukum Coulomb
muatan tertentu. Medan listrik juga dapat
Hukum
didefinisikan sebagai gaya bertumpu pada
ini
menyatakan
apabila
muatan uji satuan pada titik yang ingin
terdapat dua buah titik muatan maka akan
didapatkan harga medan vektornya. Menurut
timbul gaya di antara keduanya, yang
standar WHO (World Health Organization)
besarnya sebanding dengan perkalian nilai
tahun 1990, batas medan listrik yang
kedua muatan dan
diperbolehkan
dengan kuadrat jarak
pada
masyarakat
umum
berbanding
antar
terbalik
keduanya .
selama 24 jam sehari adalah 5 kV/m. Karena
Adapun hal lain yang perlu diperhatikan
saluran udara tegangan menengah berada
adalah bahwa arah gaya pada masing-masing
dekat
penduduk,
muatan terletak selalu sepanjang garis yang
diperlukan suatu studi untuk menghitung
menghubungkan kedua muatan tersebut.
jarak aman untuk kesehatan masyarakat dari
Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik
pemaparan intensitas medan listrik tersebut.
muatan saling tarik-menarik atau saling
dengan
perumahan
Tujuan penelitian dari skripsi ini adalah
tolak-menolak, tergantung nilai dari masing-
untuk mengetahui jarak aman dari pemaparan
masing muatan. Muatan sejenis (bertanda
intensitas medan listrik terhadap manusia dan
sama) akan saling tolak-menolak, sedangkan
1
muatan berbeda jenis akan saling tarik-
ɛ0 = Permitivitas relatif
menarik.
R = Jarak E dengan titik uji
Charles Augustin Coulomb (1736-
aR = Vektor jarak E dengan titik uji
1806) adalah ilmuwan yang pertama kali
Intensitas Medan Listrik Di Sekitar
menemukan adanya gaya antara dua benda
Konduktor
bermuatan listrik. Besar gaya F yang bakerja
Jika di dalam sebuah Konduktor
antara dua buah muatan titik q1 dan q2 yang
berjarak r
mengalir arus listrik, maka di sekitar
satu sama lain, di rumuskan
konduktor tersebut akan muncul medan
Coulomb sebagai berikut.
F=
1
q1q2
4πε0
r2
ar
listrik. Hal ini disebabkan oleh karena arus
(1)
listrik merupakan aliran muatan listrik.
F = Gaya listrik (N)
ε0 = Permitivitas ruang hampa
Z
zp
r = Jarak antar muatan (m)
aR
q1,q2 = Muatan listrik (C)
zaZ
P dEY
Y
yaY
I
X
Intensitas Medan Listrik
Intensitas medan listrik termasuk
dEZ
dE
Gambar 1. Medan listrik disekitar
konduktor.Intensitas medan listrik di sekitar
konduktor :
besaran vector. Oleh karena itu, seperti gaya
Coulomb, prinsip superposisi juga berlaku
untuk intensitas medan listrik. Misalkan
E=
sebuah titik P dipengaruhi oleh dua buah
dq YaY − ZaZ
4πε0 Y 2 + Z 2 3 2
Menghitung Muatan Listrik Dengan Metoda
Bayangan
muatan sumber q1, q2 dan q3. Menurut
prinsip superposisi, kita hitung terlebih
qA
qB
D12
D23
qC
dahulu tiap intensitas medan listrik oleh q1,
q2 dan q3 secara terpisah, misalkan E1, E2
H11
H1
2
H1
3
h
dan E3. Kemudian kita hitung Intensitas
medan listrik di q’ yang merupakan resultan
H22
H33
dari E1, E2 dan E3. Etotal = E1 + E2+E3.
E=
1
q
4πε 0 R 2
-qA
aR
-qB
-qC
(2)
Gambar 2. Rangkaian ekivalen konduktor
E = Intensitas medan listrik
dalam metoda bayangan.
q = Muatan listrik
2
Vab =
ln
H 22
H 12
1
2πε0
qa ln
+qc ln
D 12
r
D 23
− ln
− ln
D 31
H 12
H 11
+ qb ln
r
D 12
didapatkan jarak titik uji ke phasa S = 2,15 m
−
H 23
dan jarak titik uji ke phasa T = 3,2 m. Selain
(3)
H 31
jarak titik uji, muatan listrik di tiap phasa
Vbc =
ln
H 33
H 23
1
2πε 0
qb ln
+qa ln
D 23
r
D 21
D 13
− ln
− ln
H 23
H 22
+ qc ln
r
D 23
−
H 21
juga mempengaruhi perbedaan dari intensitas
medan listrik. Muatan listrik di phasa R
(4)
H 13
disimbolkan dengan qc = -0,344 x 10-5 C,
Vca =
ln
H 11
H 31
1
2πε 0
qc ln
+qb ln
D 31
D 12
D 23
r
− ln
− ln
H 31
H 33
+ qa ln
r
D 31
−
H 12
muatan listrik di phasa S disimbolkan dengan
(5)
H 23
qb = -0,312 x 10-5 C , dan muatan listrik di
phasa T disimbolkan dengan qa = -0,299 x
Dengan mensubtitusi Vab, Vbc, dan
10-5 C. Jarak aman dari pemaparan intensitas
Vca maka akan diperoleh nilai qa, qb, dan qc.
medan listrik pada phasa R dan T adalah 3,5
I. Hasil dan Pembahasan
m, sedangkan pada phasa S adalah 4,1 m.
Tabel 1. Intensitas medan listrik terhadap
Tabel
beberapa titik uji di TM-1.
No.
1
2
Intensitas
medan
listrik
terhadap beberapa titik uji di TM-3.
Titik Uji
Intensitas medan
listrik total (kV/m)
3,5 m dari phasa R
4,970
3,5 m dari phasa S
2.
Titik Uji
Intensitas medan
listrik total (kV/m)
1
3 m dari phasa R
4,689
6,736
2
3 m dari phasa S
6,65
No
3
3,5 m dari phasa T
4,878
3
3 m dari phasa T
4,799
4
4,1 m dari phasa R
3,763
4
3,5 m dari phasa R
3,592
5
4,1 m dari phasa S
4,96
5
3,5 m dari phasa S
4,935
6
4,1 m dari phasa T
3,698
6
3,5 m dari phasa T
3,666
Hasil perhitungan intensitas medan
Hasil perhitungan intensitas medan
listrik pada TM-1 dapat dilihat pada tabel.
listrik pada TM-3 dapat dilihat pada tabel.
Dari hasil perhitungan akan tampak beda
Dari hasil perhitungan akan tampak beda
intensitas medan listrik phasa R, S, dan T di
intensitas medan listrik phasa R, S, dan T di
titik uji yang berjarak sama, hal ini
titik uji yang berjarak sama, hal ini
disebabkan karena jarak phasa R,S, dan T
disebabkan karena jarak phasa R,S, dan T
yang berbeda terhadap titik uji, sebagai
yang berbeda terhadap titik uji, sebagai
contoh, pada perhitungan dengan titik uji 1,5
contoh, pada perhitungan dengan titik uji 1,5
m di sebelah kanan dari phasa R maka
m di sebelah kanan dari phasa R maka
3
didapatkan jarak titik uji ke phasa S = 2,3 m
Kesimpulan
dan jarak titik uji ke phasa T = 3,1 m. Selain
Berdasarkan hasil perhitungan dan
jarak titik uji, muatan listrik di tiap phasa
analisa data dari gaya dan intensitas medan
juga mempengaruhi perbedaan dari intensitas
listrik
medan listrik. Muatan listrik di phasa R
menengah, dapat disimpulkan sebagai berikut
disimbolkan dengan qc = -0,222 x 10
-5
C,
listriknya,
phasa T disimbolkan dengan qa = -0,241 x
sebaliknya
medan listrik di TM-1 minimal 3,5 m
m, 2,5 m, 3 m, dan 3,5 m. terlihat beda
total
pula
2. Jarak aman dari pemaparan intensitas
medan listrik di TM-3 untuk titik uji 1,5 m, 2
listrik
begitu
tinggi intensitas medan listriknya.
Dari hasil perhitungan intensitas
medan
tegangan
semakin dekat jarak titik uji semakin
10-5 C.
intensitas
udara
titik uji semakin rendah intensitas medan
qb = -0,232 x 10-5 C , dan muatan listrik di
listrik total. Perbedaan
saluran
1. Semakin jauh jarak konduktor terhadap
muatan listrik di phasa S disimbolkan dengan
intensitas medan
pada
pada phasa R dan T, sedangkan di phasa
S jarak aman adalah 4,1 m.
tersebut
3. Jarak aman dari pemaparan intensitas
dikarenakan jarak titik uji terhadap terhadap
medan listrik di TM-3 minimal 3 m pada
phasa R,S, dan T. Semakin dekat jarak titik
phasa R dan T, sedangkan di phasa S
uji terhadap phasa R, S, dan T semakin besar
jarak aman adalah 3,5 m.
intensitas medan listriknya, begitu juga
4. Intensitas medan listrik terbesar terdapat
sebaliknya semakin jauh jarak titik uji
di phasa S, hal ini disebabkan karena
semakin rendah intensitas medan listrik yang
phasa S berada di pusat dari intensitas
diterima oleh titik uji tersebut.
medan listrik SUTM 20 kV .
Perhitungan gaya Coulomb pada
5. Perhitungan intensitas medan listrik
phasa R, S, dan T di TM-1 menghasilkan
terhadap objek yang berupa masjid dan
nilai yang berbeda-beda untuk tiap phasa.
rumah penduduk, diperoleh intensitas
Pada phasa R, gaya coulomb yang dihasilkan
medan
adalah 0,199 N, pada phasa S, gaya coulomb
listrik
masing-masing
3,666
kV/m dan 2,603 kV/m. Intensitas medan
yang dihasilkan adalah 0,112 N dan pada
listrik di
phasa T, gaya coulombnya adalah 0,087 N.
kedua bangunan
tersebut
dikategorikan aman dari standar WHO
Perbedaan gaya coulomb disebabkan oleh
yaitu 5 kV/m.
jarak antar muatan listrik pada tiap phasa,
6.
semakin jauh jarak antar muatan listrik
Semakin jauh jarak antar dua muatan
listrik semakin semakin kecil gaya
semakin kecil gaya tarik menarik atau tolak
coulomb yang dihasilkan, sebaliknya
menolak antar muatan listrik.
4
semakin dekat jarak antar muatan listrik
semakin besar gaya tarik menarik atau
Biodata Penulis
tolak menolak antar muatan tersebut.
Penulis lahir di Pekanbaru,
Daftar Pustaka
22
Azmi, Safarul (2002), Penggunaan FEM
(Finite Element Method) Dalam
Memetakan Medan Listrik Pada
permukaan isolator Jenis PIN Dan
Post 20 kV Dan Udara Di
Sekitarnya.
Skripsi
Sarjana.
Semarang : Jurusan Teknik Elektro
Universitas Diponegoro.
Baafai, Usman Saleh (2004), Sistem Tenaga
Menempuh
Magnetik
Kesehatan
Manusia.
kanak
5
Andre
(2012),
Fisika
Perbaikan
Dengan Kapasitor Seri, Paralel,
Dan Campuran. Skripsi Sarjana.
(Tidak Dipublikasikan). Padang :
Jurusan Teknik Elektro Fakultas
Teknologi Industri Universitas Bung
Hatta.
Alwxander
(2003),
Saat
ini
Padang 10 September 2013
Tegangan Rendah Untuk Konsumen
Juswan,
SDN
penulis
Universitas Bung Hatta Padang.
Universitas Indonesia.
Febrinaldi,
Pekanbaru.
:
Djuhana, Dede, Gaya Dan Medan Listrik.
Departemen
TK
Aisyah
029
telah
menempuh pendidikan S1 di Teknik Elektro
Sumatera Utara.
:
di
Pekanbaru, SMPN 22 Pekanbaru, dan SMAN
Jurusan Teknik Elektro Universitas
Jakarta
jalur
Pekanbaru,
Terhadap
Medan
1988.
pendidikan taman kanak-
Listrik:Polusi Dan Pengaruh Medan
Elektro
oktober
Studi
Perhitungan Kuat Medan Listrik
Dan Medan Magnet Di Bawah
Saluran Transmisi 150 kV. Skripsi
Sarjana. Semarang : Jurusan Teknik
Elektro Universitas Kristen Petra.
5