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
