ANALISA GAYA DAN INTENSITAS MEDAN LISTRIK PADA SUTM 20 kv TERHADAP LINGKUNGAN Muhammad Asrial 1*, Yani Ridal 1, Mirzazoni 1

Transkripsi

1 ANALISA GAYA DAN INTENSITAS MEDAN LISTRIK PADA SUTM 20 kv TERHADAP LINGKUNGAN Muhammad Asrial 1*, Yani Ridal 1, Mirzazoni 1 1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta Padang * asrialmuhammad@yahoo.com 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 Latar Belakang Medan listrik merupakan daerah yang masih dipengaruhi sifat kelistrikan dari muatan tertentu. Medan listrik juga dapat didefinisikan sebagai gaya bertumpu pada muatan uji satuan pada titik yang ingin didapatkan harga medan vektornya. Menurut standar WHO (World Health Organization) tahun 1990, batas medan listrik yang diperbolehkan pada masyarakat umum selama 24 jam sehari adalah 5 kv/m. Karena saluran udara tegangan menengah berada dekat dengan perumahan penduduk, diperlukan suatu studi untuk menghitung jarak aman untuk kesehatan masyarakat dari pemaparan intensitas medan listrik tersebut. Tujuan penelitian dari skripsi ini adalah untuk mengetahui jarak aman dari pemaparan intensitas medan listrik terhadap manusia dan Untuk mengetahui gaya coulomb yang terdapat pada tiap phasa. Metodologi Hukum Coulomb Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya. Adapun hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa arah gaya pada masing-masing muatan terletak selalu sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut. Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling tolak-menolak, tergantung nilai dari masingmasing muatan. Muatan sejenis (bertanda sama) akan saling tolak-menolak, sedangkan 1

2 muatan berbeda jenis akan saling tarikmenarik. Charles Augustin Coulomb ( ) adalah ilmuwan yang pertama kali menemukan adanya gaya antara dua benda bermuatan listrik. Besar gaya F yang bakerja antara dua buah muatan titik 1 dan 2 yang berjarak r Coulomb sebagai berikut. satu sama lain, di rumuskan F = r 2 a r (1) F = Gaya listrik (N) ε 0 = Permitivitas ruang hampa r = Jarak antar muatan (m) 1,2 = Muatan listrik (C) Intensitas Medan Listrik Intensitas medan listrik termasuk besaran vector. Oleh karena itu, seperti gaya Coulomb, prinsip superposisi juga berlaku untuk intensitas medan listrik. Misalkan sebuah titik P dipengaruhi oleh dua buah muatan sumber 1, 2 dan 3. Menurut prinsip superposisi, kita hitung terlebih dahulu tiap intensitas medan listrik oleh 1, 2 dan 3 secara terpisah, misalkan E1, E2 dan E3. Kemudian kita hitung Intensitas medan listrik di yang merupakan resultan dari E1, E2 dan E3. Etotal = E1 + E2+E3. E = 1 R 2 a R (2) E = Intensitas medan listrik ɛ 0 = Permitivitas relatif R = Jarak E dengan titik uji a R = Vektor jarak E dengan titik uji Intensitas Medan Listrik Di Sekitar Konduktor Jika di dalam sebuah Konduktor mengalir arus listrik, maka di sekitar konduktor tersebut akan muncul medan listrik. Hal ini disebabkan oleh karena arus listrik merupakan aliran muatan listrik. X zp zaz Z I yay ar Gambar 1. Medan listrik disekitar konduktor.intensitas medan listrik di sekitar konduktor : E = d P dez dey de Y Ya Y Za Z Y 2 + Z Menghitung Muatan Listrik Dengan Metoda Bayangan h A D12 B D23 C H11 H12 H22 -A -B -C Gambar 2. Rangkaian ekivalen konduktor dalam metoda bayangan. H13 H33 = Muatan listrik 2

3 V ab = 1 2πε a ln D 12 ln H 12 0 r H 11 + b ln r D 12 ln H 22 H 12 + c ln D 23 D 31 ln H 23 H 31 (3) V bc = 1 2πε b ln D 23 ln H 23 0 r H 22 + c ln r D 23 ln H 33 H 23 + a ln D 21 D 13 ln H 21 H 13 (4) V ca = 1 2πε c ln D 31 ln H 31 0 r H 33 + a ln r D 31 ln H 11 H 31 + b ln D 12 D 23 ln H 12 H 23 (5) Dengan mensubtitusi Vab, Vbc, dan Vca maka akan diperoleh nilai a, b, dan c. I. Hasil dan Pembahasan Tabel 1. Intensitas medan listrik terhadap beberapa titik uji di TM-1. didapatkan jarak titik uji ke phasa S = 2,15 m dan jarak titik uji ke phasa T = 3,2 m. Selain jarak titik uji, muatan listrik di tiap phasa juga mempengaruhi perbedaan dari intensitas medan listrik. Muatan listrik di phasa R disimbolkan dengan c = -0,344 x 10-5 C, muatan listrik di phasa S disimbolkan dengan b = -0,312 x 10-5 C, dan muatan listrik di phasa T disimbolkan dengan a = -0,299 x 10-5 C. Jarak aman dari pemaparan intensitas medan listrik pada phasa R dan T adalah 3,5 m, sedangkan pada phasa S adalah 4,1 m. Tabel 2. Intensitas medan listrik terhadap beberapa titik uji di TM-3. No. Titik Uji Intensitas medan listrik total (kv/m) No Titik Uji Intensitas medan listrik total (kv/m) 1 3,5 m dari phasa R 4, ,5 m dari phasa S 6, ,5 m dari phasa T 4, ,1 m dari phasa R 3, ,1 m dari phasa S 4,96 6 4,1 m dari phasa T 3,698 Hasil perhitungan intensitas medan listrik pada TM-1 dapat dilihat pada tabel. Dari hasil perhitungan akan tampak beda intensitas medan listrik phasa R, S, dan T di titik uji yang berjarak sama, hal ini disebabkan karena jarak phasa R,S, dan T yang berbeda terhadap titik uji, sebagai contoh, pada perhitungan dengan titik uji 1,5 m di sebelah kanan dari phasa R maka 1 3 m dari phasa R 4, m dari phasa S 6, m dari phasa T 4, ,5 m dari phasa R 3, ,5 m dari phasa S 4, ,5 m dari phasa T 3,666 Hasil perhitungan intensitas medan listrik pada TM-3 dapat dilihat pada tabel. Dari hasil perhitungan akan tampak beda intensitas medan listrik phasa R, S, dan T di titik uji yang berjarak sama, hal ini disebabkan karena jarak phasa R,S, dan T yang berbeda terhadap titik uji, sebagai contoh, pada perhitungan dengan titik uji 1,5 m di sebelah kanan dari phasa R maka 3

4 didapatkan jarak titik uji ke phasa S = 2,3 m dan jarak titik uji ke phasa T = 3,1 m. Selain jarak titik uji, muatan listrik di tiap phasa juga mempengaruhi perbedaan dari intensitas medan listrik. Muatan listrik di phasa R disimbolkan dengan c = -0,222 x 10-5 C, muatan listrik di phasa S disimbolkan dengan b = -0,232 x 10-5 C, dan muatan listrik di phasa T disimbolkan dengan a = -0,241 x 10-5 C. Dari hasil perhitungan intensitas medan listrik di TM-3 untuk titik uji 1,5 m, 2 m, 2,5 m, 3 m, dan 3,5 m. terlihat beda intensitas medan listrik total. Perbedaan intensitas medan listrik total tersebut dikarenakan jarak titik uji terhadap terhadap phasa R,S, dan T. Semakin dekat jarak titik uji terhadap phasa R, S, dan T semakin besar intensitas medan listriknya, begitu juga sebaliknya semakin jauh jarak titik uji semakin rendah intensitas medan listrik yang diterima oleh titik uji tersebut. Perhitungan gaya Coulomb pada phasa R, S, dan T di TM-1 menghasilkan nilai yang berbeda-beda untuk tiap phasa. Pada phasa R, gaya coulomb yang dihasilkan adalah 0,199 N, pada phasa S, gaya coulomb yang dihasilkan adalah 0,112 N dan pada phasa T, gaya coulombnya adalah 0,087 N. Perbedaan gaya coulomb disebabkan oleh jarak antar muatan listrik pada tiap phasa, semakin jauh jarak antar muatan listrik semakin kecil gaya tarik menarik atau tolak menolak antar muatan listrik. Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dan analisa data dari gaya dan intensitas medan listrik pada saluran udara tegangan menengah, dapat disimpulkan sebagai berikut 1. Semakin jauh jarak konduktor terhadap titik uji semakin rendah intensitas medan listriknya, begitu pula sebaliknya semakin dekat jarak titik uji semakin tinggi intensitas medan listriknya. 2. Jarak aman dari pemaparan intensitas medan listrik di TM-1 minimal 3,5 m pada phasa R dan T, sedangkan di phasa S jarak aman adalah 4,1 m. 3. Jarak aman dari pemaparan intensitas medan listrik di TM-3 minimal 3 m pada phasa R dan T, sedangkan di phasa S jarak aman adalah 3,5 m. 4. Intensitas medan listrik terbesar terdapat di phasa S, hal ini disebabkan karena phasa S berada di pusat dari intensitas medan listrik SUTM 20 kv. 5. Perhitungan intensitas medan listrik terhadap objek yang berupa masjid dan rumah penduduk, diperoleh intensitas medan listrik masing-masing 3,666 kv/m dan 2,603 kv/m. Intensitas medan listrik di kedua bangunan tersebut dikategorikan aman dari standar WHO yaitu 5 kv/m. 6. Semakin jauh jarak antar dua muatan listrik semakin semakin kecil gaya coulomb yang dihasilkan, sebaliknya 4

5 semakin dekat jarak antar muatan listrik semakin besar gaya tarik menarik atau tolak menolak antar muatan tersebut. Daftar Pustaka 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 Listrik:Polusi Dan Pengaruh Medan Elektro Magnetik Terhadap Kesehatan Manusia. Medan : Jurusan Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara. Djuhana, Dede, Gaya Dan Medan Listrik. Jakarta : Departemen Fisika Universitas Indonesia. Febrinaldi, Andre (2012), Perbaikan Tegangan Rendah Untuk Konsumen Dengan Kapasitor Seri, Paralel, Dan Campuran. Skripsi Sarjana. (Tidak Dipublikasikan). Padang : Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta. Juswan, Alwxander (2003), Studi Perhitungan Kuat Medan Listrik Dan Medan Magnet Di Bawah Saluran Transmisi 150 kv. Skripsi Sarjana. Semarang : Jurusan Teknik Elektro Universitas Kristen Petra. Biodata Penulis Penulis lahir di Pekanbaru, 22 oktober Menempuh jalur pendidikan taman kanakkanak di TK Aisyah Pekanbaru, SDN 029 Pekanbaru, SMPN 22 Pekanbaru, dan SMAN 5 Pekanbaru. Saat ini penulis telah menempuh pendidikan S1 di Teknik Elektro Universitas Bung Hatta Padang. Padang 10 September