tenaga listrik, sehingga peralatan listrik harus dirancang mampu memikul tegangan lebih tersebut.
5. Peralatan sistem perlu dilengkapi dengan peralatan proteksi untuk
menghindarkan kerusakan akibat adanya tegangan lebih surja hubung dan surja petir. Penambahan peralatan proteksi ini menambah biaya investasi dan
perawatan. Kelima hal di atas memberikan kesimpulan, bahwa peninggian tegangan transmisi
akan menambah biaya investasi dan perawatan. Tetapi telah dijelaskan pada bab sebelumnya bahwa mempertinggi tegangan transmisi dapat mengurangi rugi-rugi
daya. Pada Gambar 3. 1 ditunjukkan kurva yang menyatakan biaya total sebagai fungsi
tegangan transmisi. Terlihat bahwa ada suatu harga tegangan transmisi yang memberi biaya total minimum.Tegangan ini disebut tegangan optimum.
Gambar 3. 1 Kurva hubungan biaya dan tegangan transmisi
III. 3 Kuat Medan Listrik di Bawah Saluran Transmisi
Tegangan tinggi yang diterapkan pada transmisi daya listrik menghasilkan medan listrik yang kuat pula. Untuk menghitung kuat medan listrik di bawah saluran
transmisi, dimisalkan suatu konstruksi menara tunggal seperti Gambar 3. 2 berikut:
Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009
USU Repository © 2008
Gambar 3. 2 Menghitung kuat medan listrik di titik P1
Agar dapat menghitung kuat medan listrik di titik P1 seperti pada Gambar 3. 2 di atas, terlebih dahulu harus diketahui:
− Harga x, yaitu jarak pemisah horizontal antar konduktor penghantar transmisi,
− Harga y, yaitu ketinggian konduktor penghantar dari titik yang ditinjau,
− Harga r, yaitu jari-jari konduktor yang dipakai,
− Untuk konstruksi menara ganda, perlu juga diketahui jarak pemisah vertikal antar
konduktor penghantar. Dan untuk pemakaian konduktor berkas, perlu diketahui jarak pemisah antar berkas.
Kemudian, dari harga x dan y tersebut, dapat dihitung jarak masing-masing konduktor penghantar ke titik P1, yaitu:
dan sudut yang dibentuk oleh vektor E terhadap sumbu horizontal adalah:
Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009
USU Repository © 2008
Jika dimisalkan tegangan fasa ke fasa sebagai fungsi waktu sebagai berikut:
maka harga maksimum dari tegangan fasa ke netral sebagai fungsi waktu adalah:
Dari persamaan untuk menghitung kuat medan listrik di sekitar konduktor silinder yang diturunkan pada bab 2, yaitu:
dimana: E = kuat medan listrik di sekitar konduktor silinder,
V = tegangan fasa ke netral, H = ketinggian penghantar dari permukaan tanah,
Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009
USU Repository © 2008
x = jarak konduktor ke titik yang diamati, r = jari-jari konduktor.
Maka, kuat medan listrik di titik P1 akibat masing-masing konduktor fasa adalah:
Nilai E ini harus diubah terlebih dahulu ke komponen sumbu x dan y agar dapat dijumlahkan. Adapun harga E di sumbu x adalah sebagai berikut:
dan harga E di sumbu y adalah:
Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009
USU Repository © 2008
Kemudian, sesuai dengan prinsip superposisi, harga-harga E di sumbu x tersebut dapat dijumlahkan sebagai berikut:
3. 25
dimana:
Demikian juga halnya dengan komponen E di sumbu y yang dapat dijumlahkan dengan cara yang sama, sebagai berikut:
Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009
USU Repository © 2008
3. 26
dimana:
Karena:
dan,
maka Persamaan 3. 25 dan 3. 26 menjadi:
3. 27 dan,
Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009
USU Repository © 2008
3. 28
Selanjutnya,untuk memperoleh nilai E total E
tot
pada titik P1, maka harga E
x
dan E
y
tersebut dijumlahkan secara vektoris seperti berikut:
Karena:
maka:
Dari hasil yang diperoleh di atas, diperoleh bahwa bentuk umum dari E
tot 2
adalah sebagai berikut:
3. 29
dimana:
Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009
USU Repository © 2008
Dari Persamaan 3. 29, diperoleh bentuk umum untuk E
tot
, yaitu: 3.
30 Dari Persamaan 3. 30 di atas, terlihat bahwa E
tot
merupakan fungsi dari t. Untuk itu, nilai E
tot
ini harus dipetakan terhadap t. Dari hasil pemetaan tersebut, akan diperoleh kuat medan listrik maksimum di titik P E
max
. Kemudian, dari Persamaan 3. 29 dapat dihitung nilai efektif dari E
tot
dengan menggunakan persamaan:
Dari Persamaan 3. 29 dan 3. 30, dapat dilihat bahwa untuk berbagai titik di bawah saluran transmisi, yang mengalami perubahan hanyalah nilai C
1
, C
2
, dan C
3
. Sedangkan nilai frekuensinya tetap. Oleh karena itu, nilai T pada Persamaan 3. 31
diberikan oleh:
Dengan mensubstitusikan Persamaan 3. 32 dan 3. 29 ke Persamaan 3. 31, didapat:
Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009
USU Repository © 2008
Dari Persamaan 3. 33, dapat dihitung nilai efektif dari kuat medan listrik di bawah saluran transmisi pada titik P.
Dengan proses yang sedemikian rumit dan panjang, yang diperoleh hanyalah nilai maksimum dan nilai efektif dari kuat medan listrik di satu titik, yaitu titik P.
Akibatnya, perhitungan kuat medan listrik di bawah saluran transmisi yang dilakukan secara manual kurang efisien, karena:
− Jika titik yang ditinjau bergeser, maka perhitungan secara manual harus
diulang mulai dari awal, sehingga sangat memakan waktu dan pikiran, −
Jika konstruksi menara yang digunakan adalah saluran ganda, maka perhitungan di atas akan berubah dan menjadi semakin rumit. Hal ini dikarenakan
pada saluran ganda, variabel yang harus dihitung bertambah banyak, −
Jika penghantar yang digunakan adalah penghantar berkas, maka perhitungan juga akan berubah dan menjadi semakin rumit.
Untuk itu, dibuatlah suatu program pembantu menggunakan bahasa Matlab untuk menghitung kuat medan listrik di bawah saluran transmisi. Perhitungan dengan
menggunakan program akan mempermudah pekerjaan karena proses perulangan perhitungan untuk berbagai posisi titik uji akan dilakukan secara otomatis oleh
program tersebut. Adapun diagram alir flow chart program tersebut adalah seperti diberikan pada Lampiran A.
Dengan bantuan program ini, proses perhitungan kuat medan listrik di bawah saluran transmisi yang semula harus dilakukan titik demi titik kemudian dipetakan
waktu demi waktu, menjadi jauh lebih mudah dan singkat dimana pemakai cukup memasukkan parameter-parameter tertentu ke dalam program, sesuai dengan tipe
menara dan susunan konduktor yang dipakai.
Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009
USU Repository © 2008
BAB IV PERHITUNGAN KUAT MEDAN LISTRIK DI TITIK KRITIS
