SKRIPSI STUDI INTENSITAS MEDAN LISTRIK DI SUTT 150 kV KONFIGURASI VERTIKAL UNTUK LINGKUNGAN PEMUKIMAN
I Nyoman Yudi Prayoga
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
SKRIPSI
STUDI INTENSITAS MEDAN LISTRIK DI SUTT 150 kV KONFIGURASI VERTIKAL UNTUK LINGKUNGAN PEMUKIMAN
I Nyoman Yudi Prayoga 1004405008
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015 ii
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.
Nama
: I Nyoman Yudi Prayoga
NIM
: 1004405008
Tanda Tangan : Tanggal
: 31 Agustus 2015
iii
PRASYARATAN GELAR
STUDI INTENSITAS MEDAN LISTRIK DI SUTT 150 kV KONFIGURASI VERTIKAL UNTUK LINGKUGAN PEMUKIMAN
Skripsi Diajukan Sebagai Prasyarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana S1 (Strata 1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana
I NYOMAN YUDI PRAYOGA 1004405008
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
iv
LEMBAR PENGESAHAN Skripsi ini diajukan oleh : Nama
: I Nyoman Yudi Prayoga
NIM
: 1004405008
Jurusan
: Teknik Elektro / Sistem Tenaga Listrik
Judul Skripsi
: Studi Intensitas Medan Listrik di SUTT 150 kV Konfigurasi Vertikal Untuk Lingkungan Pemukiman
Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana DEWAN PENGUJI Pembimbing I
: Anak Agung Ngurah Amrita, ST., MT.
Pembimbing II : Ir. Cok Gede Indra Partha, M.Erg., MT. Penguji
: Ir. I Gusti Ngurah Janardana, M.Erg.
Penguji
: Ir. Antonius Ibi Weking, MT.
Penguji
: Ir. I Gede Dyana Arjana, MT.
Ditetapkan di : Kampus Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Bukit Jimbaran Tanggal : 31 Agustus 2015
v
UCAPAN TERIMA KASIH “Om Swastiastu”, Puja dan puji syukur penulis panjatkan ke hadapan Ida Sang Hyang Widhi Wasa Tuhan Yang Maha Esa atas karunia_Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini, dengan judul “STUDI INTENSITAS MEDAN LISTRIK DI SUTT 150 kV KONFIGURASI VERTIKAL UNTUK LINGKUNGAN PEMUKIMAN”. Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk mencapai derajat sarjana S-1 pada Program Studi Teknik Elektro, Konsentrasi Sistem Tenaga Listrik, Universitas Udayana. Penulis menyadari bahwa dalam menyelesaikan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materiil. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Ngakan Putu Gede Suardana, MT., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Ir. I Nyoman Setiawan, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 3. Bapak Ir. Yanu Prapto Sudarmojo, MT, selaku Pembimbing Akademik. 4. Bapak AA. Ngurah Amrita, ST., MT., selaku Dosen pembimbing I skripsi atas bimbingannya selama penulis menyelesaikan studi. 5. Bapak Ir. Cok Gede Indra Partha, M.Erg., MT. selaku Dosen pembimbing II skripsi atas bimbingannya selama penulis menyelesaikan studi. 6. Orang Tua dan anggota keluarga yang telah memberikan dukungan moril dan material selama penyusunan skripsi ini. 7. Teman-teman Teknik Elektro 2010, yang turut membantu dalam penulisan skripsi ini. 8. Sahabat Rangers Andi Atmaja, Ari Wirasena, Vironika Sari dan Ria Satyawati yang telah memberikan dukungan moril dan semangat selama awal hingga akhir perkuliahan dan penulisan skripsi ini.
vi
9. Teman – teman Genks Gembels, Genks Gawls & MGT 25 dan Tim Futsal Wacana yang telah memberikan dukungan moril selama penulisan skripsi ini. 10. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga penulisan skripsi ini bisa selesai tepat pada waktunya. Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam skripsi ini, saransaran yang membangun sangat diharapkan untuk menyempurnakan skripsi ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga skripsi ini dapat memberikan kontribusi dalam pengembangan ilmu pengetahuan yang bermanfaat bagi kita semua.
“Om Santih Santih Santih Om”,
Denpasar,
Agustus 2015
Penulis.
vii
ABSTRAK Medan listrik adalah suatu efek yang ditimbulkan karena adanya tegangan pada kawat penghantar saluran transmisi. Medan listrik berpotensi menimbulkan berbagai macam gangguan kesehatan pada manusia jika terkena paparan secara terus menerus atau melewati ambang batas aman sebesar 5kV/m untuk paparan selama 24 jam. Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk memberikan rekomendasi pembangunan tempat tinggal yang aman dari paparan medan listrik di bawah saluran transmisi 150 kV konfigurasi vertikal sirkuit tunggal. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan melakukan analisis kuat medan listrik berdasarkan ketinggian konduktor ke tanah. Analisis dilakukan dengan melakukan variasi jarak secara vertikal setinggi 1 meter yang dimulai dari permukaan tanah hingga mencapai batas aman yang telah ditetapkan oleh SNI 04-6918-202. Berdasarkan hasil perhitungan kuat medan listrik di masing – masing titik pengukuran, kuat medan listrik terbesar berada pada titik pengukuran 40 meter, dengan ketinggian 5 meter dari permukaan tanah yang telah melebihi batas aman yang ditetapkan SNI sebesar 5 kV yaitu 5,14 kV. Kuat medan listrik terkecil berada pada titik pengukuran 0 meter dan 80 meter, karena kuat medan listrik pada titik tersebut baru melewati ambang batas pada ketinggian 8 meter sebesar 5,38 kV pada titik 0 meter dan 5,40 kV pada titik 80 meter. Kata Kunci : Saluran Transmisi, Medan Listrik, Konfigurasi Vertikal Sirkuit Tunggal
viii
ABSTRACT The electric field is an effect caused by the voltage on the transmission line wires. The electric field has the potential to cause various health problems in humans if exposed continuously or passed safe levels of 5kV / m for exposure over 24 hours. The purpose of this paper is to provide recommendations residential construction safe from exposure to the electric field under the transmission line of 150 kV vertical configuration single circuit. The method used in this research is to perform the analysis of the electric field strength is based on height conductor to the ground. Analysis is done by distance variation vertically as high as 1 meter starts from the ground up to achieve the safe limit set by SNI 04-6918-202. Based on the results of the calculation of the electric field strength in each each measuring point, the largest electric field strength at the point of measurement is 40 meters, with a height of 5 meters from the ground that has exceeded safe limits are set at 5 kV SNI is 5.14 kV. The smallest is the electric field strength at the point of measurement of 0 meters and 80 meters, because of the strong electric field at that point just passed the threshold at a height of 8 meters at 5.38 kV at the point of 0 meters and 5.40 kV at a point 80 meters. Keywords: Transmission Line, Electric Field, Vertical Configuration Single Circuit
ix
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL................................................................................................ i LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ....................................................... ii PRASYARATAN GELAR .................................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iv UCAPAN TERIMA KASIH ................................................................................... v ABSTRAK ............................................................................................................ vii ABSTRACT ........................................................................................................... viii DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiii DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xiv BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 3 1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 3 1.4 Manfaat Penelitian ........................................................................................ 3 1.5 Batasan Masalah............................................................................................ 4 1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................... 4 BAB II KAJIAN PUSTAKA ................................................................................. 5 2.1 Tinjauan Mutakhir ......................................................................................... 5 2.2 Tinjauan Pustaka ........................................................................................... 7 2.2.1 Sistem Tenaga Listrik ............................................................................ 7 2.2.2 Saluran Transmisi Tenaga Listrik .......................................................... 8 2.2.3 Andongan (Sag) ................................................................................... 13 2.2.4 Ruang Bebas dan Jarak Bebas Minimum Vertikal dan Horisontal Pada SUTT dan SUTET .............................................................................. 15 2.2.5 Pengukuran Tinggi Andongan ke Permukaan Tanah Dengan Clinometer ............................................................................................................. 18 2.2.6 Perhitungan Kesalahan Literatur, Standar Deviasi dan Kesalahan Relatif ............................................................................................................. 21
x
2.2.7 Jarak Antar Kawat ................................................................................ 21 2.2.8 Pengaruh Bumi terhadap Kapasitansi Saluran ..................................... 22 2.2.9 Medan Listrik ....................................................................................... 25 2.2.10 Teori Maxwell .................................................................................... 29 2.2.11 Standar Ambang Batas Medan Listrik ............................................... 30 2.2.12 Potensi Gangguan Kesehatan Akibat Paparan Medan Listrik ........... 32 BAB III METODE PENELITIAN....................................................................... 35 3.1 Lokasi Penelitian ......................................................................................... 35 3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ............................................................... 35 3.2.1 Sumber data .......................................................................................... 35 3.2.2 Jenis Data ............................................................................................. 35 3.3 Alat Ukur Penelitian .................................................................................... 36 3.4 Langkah - Langkah Penelitian .................................................................... 36 3.5 Analisis Data ............................................................................................... 44 3.6 Alur Analisis ............................................................................................... 45 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 46 4.1 Lokasi Penelitian ......................................................................................... 46 4.2 Pengujian Clinometer Sederhana ................................................................ 47 4.3 Pengukuran Ketinggian Konduktor ke Permukaan Tanah .......................... 51 4.4 Perhitungan Standar Deviasi dan Kesalahan Relatif ................................... 55 4.6 Perhitungan Kuat Medan Listrik ................................................................. 63 BAB V PENUTUP ................................................................................................ 68 5.1 Simpulan ..................................................................................................... 68 5.2 Saran ............................................................................................................ 68 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 70 LAMPIRAN .......................................................................................................... 72
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Rumah Penduduk di Bawah Titik Tertinggi Konduktor SUTT 150 kV Konfigurasi Vertikal ............................................................................ 2 Gambar 2.1 Diagram Segaris Sistem Tenaga Listrik Sederhana ........................... 7 Gambar 2.2 Jenis Konstruksi Menara Saluran Udara Tegangan Tinggi ............... 11 Gambar 2.3 Jenis Isolator Saluran Udara Tegangan Tinggi ................................. 12 Gambar 2.4 Andongan atau Lendutan Tiang yang Tingginya Sama .................... 14 Gambar 2.5 Andongan atau Lendutan Tiang yang Tingginya Tidak Sama .......... 14 Gambar 2.6 Ruang Bebas Pada SUTT dan SUTET .............................................. 18 Gambar 2.7 Clinometer Sederhana ....................................................................... 19 Gambar 2.8 Ilustrasi Pengukuran Ketinggian Suatu Benda menggunakan Clinometer Sederhana........................................................................................... 20 Gambar 2.9 Saluran 3 Fasa dengan Bayangannya ................................................ 23 Gambar 2.10 (a) Garis Gaya Listrik bermuatan Positif (b) Garis Gaya Listrik Bermuatan Negatif .......................................................................... 25 Gambar 2.11 Garis-garis Gaya Listrik (a) Garis Gaya Listrik Dengan Interaksi Dua Partikel Yang Berlainan Jenis (b) Garis Gaya Listrik Dengan Partikel Yang Muatanya Sama ..................................................................... 26 Gambar 2.12 Medan Listrik pada Permukaan Konduktor Tunggal yang Bertegangan ........................................................................................................ 27 Gambar 2.13 Kuat Medan Listrik di Titik P, di bawah Saluran Transmisi .......... 28 Gambar 3.1 Clinometer Sederhana ...................................................................... 36 Gambar 3.2 Titik Pengkuran Ketinggian Konduktor di Sepanjang Saluran Transmisi ........................................................................................................... 37 Gambar 3.3 Ilustrasi Pengukuran Jarak Pengamatan agar Tegak Lurus yang Diukur dengan Teori Phytagoras................................................................... 38 Gambar 3.4 Memasang Tiang Patok di Permukaan Tanah Tertinggi dan Memberi Tanda pada Clinometer Sederhana .................................................... 39 Gambar 3.5 Ilustrasi Pengukuran di Permukaan Tanah Tertinggi ........................ 39 xii
Gambar 3.6 Menentukan Posisi Tegak Lurus Kayu Penunjuk Sudut Clinometer Menggunakan Waterpass .................................................................. 40 Gambar 3.7 Menentukan Posisi Tegak Lurus Tongkat Clinometer Menggunakan Waterpass .......................................................................................... 40 Gambar 3.8 Ilustrasi Mendapatkan Nilai Sudut dari Objek yang Diamati .......... 41 Gambar 3.9 Ilustrasi Pengukuran Ketinggian Suatu Benda menggunakan Clinometer Sederhana........................................................................................... 41 Gambar 3.10 Ilustrasi Lokasi Kuat Medan Listrik yang akan Dihitung ............... 42 Gambar 3.11 Variasi Jarak Secara Vertikal Dari Titik Perhitungan ..................... 43 Gambar 4.1 Lokasi Pengukuran Tinggi Konduktor ke Permukaan Tanah .......... 46 Gambar 4.2 Pengukuran Panjang Tiang Besi Menggunakan Roll Meter ............. 47 Gambar 4.3 Tinggi Panjang Besi yang Diukur Menggunakan Roll Meter ........... 48 Gambar 4.4 Pengujian Pengukuran Tinggi Tiang Besi Menggunakan Clinometer Sederhana........................................................................................... 49 Gambar 4.5 Pengukuran Ketinggian Konduktor ke Tanah Titik Pengukuran 40 Meter ........................................................................................................... 52 Gambar 4.6 Grafik Hasil Pengukuran Tinggi Konduktor ke Tanah Antara Dua Tiang Transmisi ........................................................................................... 55 Gambar 4.7 Geometri Saluran sebagai Acuan Perhitungan .................................. 60 Gambar 4.8 Grafik Hasil Perhitungan Kuat Medan Listrik antara Tiang 119 – 12066
xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Jarak Bebas Minimum Vertikal dari Konduktor (c) Berdasarkan SNI 046918-2002 ............................................................................................. 16 Tabel 2.2 Jarak Bebas Minimum Horizontal dari sumbu Vertikal Menara/Tiang Berdasarkan SNI 04-6918-2002 ........................................................... 17 Tabel 2.3 Rekomendasi SNI 04-6950-2003 Untuk Batas Pemaparan Terhadap Medan Listrik Dan Medan Magnet Yang Berlaku Pada Lingkungan Kerja Dan Umum Untuk Frekuensi 50/60 Hz........................................................ 31 Tabel 2.4 Nilai Ambang Batas Medan Listrik Berdasarkan Rekomendasi WHO 1990 .............................................................................................................. 32 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tinggi Tiang Besi Menggunakan Clinometer Sederhana .............................................................................................................. 50 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 40 Meter ............ 53 Tabel 4.3 Rerata Tinggi Konduktor ke Tanah di Semua Titik Pengukuran.......... 54 Tabel 4.4 Standar Deviasi Pengukuran Tinggi Konduktor ................................... 57 Tabel 4.5 Kesalahan Relatif Pengukuran Tinggi Konduktor ................................ 58 Tabel 4.6 Data Konduktor ..................................................................................... 59 Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Kuat Medan Listrik ................................................. 65
xiv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 0 Meter ........... 73 Lampiran 2 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 10 Meter ......... 74 Lampiran 3 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 20 Meter ......... 75 Lampiran 4 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 30 Meter ......... 76 Lampiran 5 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 40 Meter ......... 77 Lampiran 6 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 50 Meter ......... 78 Lampiran 7 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 60 Meter ......... 79 Lampiran 8 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 70 Meter ......... 80 Lampiran 9 Hasil Pengukuran Ketinggian Konduktor pada Titik 80 Meter ......... 81
xv
