KUAT MEDAN LISTRIK DI BAWAH

31

BAB IV KUAT MEDAN LISTRIK DI BAWAH

SALURAN TRANSMISI 275 kV GALANG - BINJAI

IV. 1 Umum

Dalam rangka meningkatkan kehandalan sistem kelistrikan nasional, maka pemerintah PLN mencanangkan program 10.000 MW yang meliputi pembangunan pembangkit, saluran transmisi, gardu induk, dan saluran distribusi baru, serta peningkatan kapasitas sistem yang sudah ada. Salah satu bagian dari program 10.000 MW di luar sistem Jawa-Bali adalah pembangunan sistem interkoneksi Sumatera yang bertegangan 275 kV. Pembangunan sistem interkoneksi Sumatera ini selain bertujuan untuk meningkatkan kehandalan sistem kelistrikan di Sumatera, juga untuk mendukung pembangunan proyek interkoneksi Jawa-Sumatera dan interkoneksi Indonesia-Malaysia. Transmisi 275 kV Galang-Binjai merupakan bagian dari sistem interkoneksi Sumatera. Transmisi ini berjarak 54.785,755 m 54,785 km dan ditopang oleh menara sebanyak 142 unit. Transmisi ini menggunakan saluran ganda dan 2 berkas konduktor ACSR Zebra. Transmisi inilah yang menjadi studi kasus dari Tugas Akhir ini.

IV. 2 Konstruksi Menara

Sebelum menghitung kuat medan listrik di bawah saluran transmisi pada transmisi 275 kV Galang-Binjai, perlu diketahui terlebih dahulu beberapa informasi tentang transmisi 275 kV Galang-Binjai. 1. Konstruksi menara  Tipe menara : saluran ganda  Panjang bottom cross arm : 14,3 m  Panjang middle cross arm : 13,8 m Universitas Sumatera Utara 32 D p q s Y Y h 1m permukaan tanah 1 D 2 D 3 R 12 R 11 S 12 S 11 T 12 T 11 R 22 R 21 S 22 S 21 T 22 T 21  Panjang upper cross arm : 13,4 m  Ketinggian bottom cross arm : 46,5 m  Jarak antar cross arm : 7,45 m 2. Isolator  Panjang rantai isolator: 3,95 m 3. Kawat penghantar  Tipe : ACSR Zebra  Diameter : 28,6 mm  Susunan : dua berkas 2xZebra twin Zebra  Jarak antar berkas : 26 cm  Besar andongan : 7,5 m Gambar konstruksi menara lengkap beserta ukuran-ukurannya diberikan pada Lampiran C. Dengan informasi di atas, maka dapat dihitung besar kuat medan listrik di bawah saluran transmisi.

IV. 3 Perhitungan Kuat Medan Listrik

Pada gambar 4.1 diperlihatkan jarak suatu titik terhadap tiap-tiap kawat penghantar saluran transmisi. Gambar 4. 1 Jarak suatu titik terhadap tiap-tiap kawat penghantar Universitas Sumatera Utara 33 Misalkan fasa yang terletak pada upper cross a rm sebelah kiri dan kanan adalah fasa R, pada middle cross arm sebelah kiri dan kanan adalah fasa S, pada bottom cross arm sebelah kiri dan kanan adalah fasa T konfigurasi RST-RST, dan ketinggian titik uji dari permukaan tanah adalah 1m. Untuk menghitung kuat medan listrik di suatu titik diasumsikan kedua menara transmisi yang menopang kawat penghantar memiliki ketinggian yang sama serta permukaan tanah di bawah saluran transmisi memiliki kontur yang rata. Sesuai dengan asumsi tersebut, maka titik terendah berada di tengah-tengah saluran di antara kedua menara. Berdasarkan informasi yang diperoleh di atas, terlihat:  D 1 = 13,4 m  D 2 = 13,8 m  D 3 = 14,3 m  Y = 7,45 m  s = 0,26 m  p = 0,5 D 2 -D 1 =0,2 m  q = 0,5 D 3 -D 2 =0,25 m  h = ketinggian bottom cross arm -panjang rantai isolator-23×andongan-1m = 36,55 m Karena konstruksi menara yang dipakai adalah tipe sirkuit ganda, maka ketinggian tiap kawat fasa dari permukaan tanah tidak sama, sehingga: m Y h H R 45 , 52 1 9 , 14 55 , 36 1 2 1        m Y h H S 45 1 45 , 7 55 , 36 1 1        m h H T 55 , 37 1 55 , 36 1 1      m Y h H R 45 , 52 1 9 , 14 55 , 36 1 2 2        m Y h H S 45 1 45 , 7 55 , 36 1 2        m h H T 55 , 37 1 55 , 36 1 2      Universitas Sumatera Utara 34 D p q s Y Y h 1m permukaan tanah 1 D 2 D 3 R 12 R 11 S 12 S 11 T 12 T 11 R 22 R 21 S 22 S 21 T 22 T 21 Sumbu Menara x x m -x a 1 a 2 b 1 b 2 c 2 c 1 Apabila ingin dihitung besar kuat medan listrik pada titik sejauh x meter dari sumbu menara transmisi, maka menara transmisi harus di ambil sebagai sumbu acuan. Gambarnya adalah sebagai berikut: Gambar 4. 2 Sumbu menara transmisi menjadi sumbu acuan untuk menghitung kuat medan listrik pada titik sejauh x meter dari menara transmisi Berdasarkan gambar 4.2, dapat dibuat persamaan sebagai berikut:   2 1 1 s D a     2 2 1 s D b     2 3 1 s D c     2 1 2 s D a     2 2 2 s D b     2 3 2 s D c   Universitas Sumatera Utara 35 Sehingga jarak tiap kawat penghantar saluran transmisi ke titik tersebut adalah :   2 2 1 11 h x c R T      2 2 2 12 h x c R T        2 2 1 11 Y h x b R S         2 2 2 12 Y h x b R S         2 2 1 11 2 Y h x a R R         2 2 2 12 2 Y h x a R R       2 2 1 22 h x c R T       2 2 2 21 h x c R T         2 2 1 22 Y h x b R S          2 2 2 21 Y h x b R S          2 2 1 22 2 Y h x a R R          2 2 2 21 2 Y h x a R R      Sudut yang dibentuk oleh masing-masing vektor medan listrik terhadap sumbu x adalah:        x c h T 1 1 11 tan         x c h T 2 1 12 tan          x b Y h S 1 1 11 tan          x b Y h S 2 1 12 tan          x a Y h R 1 1 11 2 tan          x a Y h R 2 1 12 2 tan          x c h T 1 1 22 tan          x c h T 2 1 21 tan           x b Y h S 1 1 22 tan           x b Y h S 2 1 21 tan           x a Y h R 1 1 22 2 tan           x a Y h R 2 1 21 2 tan  Dengan menggunakan persamaan untuk menghitung kuat medan listrik di sekitar konduktor silinder yang telah diturunkan pada bab sebelumnya, maka dapat dihitung kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh masing-masing kawat penghantar. Jika dimisalkan perbedaan sudut fasa tiap tegangan: Universitas Sumatera Utara 36       120 sin 2 3 t V v l l T  t V v l l S  sin 2 3         120 sin 2 3 t V v l l R  Maka besar kuat medan listrik: r H R v E T T T T 1 11 11 ln  r H R v E T T T T 1 12 12 ln  r H R v E S S S S 1 11 11 ln  r H R v E S S S S 1 12 12 ln  r H R v E R R R R 1 11 11 ln  r H R v E R R R R 1 12 12 ln  r H R v E T T T T 2 22 22 ln  r H R v E T T T T 2 21 21 ln  r H R v E S S S S 2 22 22 ln  r H R v E S S S S 2 21 21 ln  r H R v E R R R R 2 22 22 ln  r H R v E R R R R 2 21 21 ln  Kuat medan listrik yang diperoleh dari perhitungan di atas harus diubah menjadi komponen sumbu x horizontal dan sumbu y vertikal agar dapat dijumlahkan secara aljabar biasa. Komponen kuat medan listrik di sumbu x adalah:   11 11 11 cos T T x T E E     12 12 12 cos T T x T E E     11 11 11 cos S S x S E E     12 12 12 cos S S x S E E     11 11 11 cos R R x R E E     12 12 12 cos R R x R E E     22 22 22 cos T T x T E E     21 21 21 cos T T x T E E   Universitas Sumatera Utara 37   22 22 22 cos S S x S E E     21 21 21 cos S S x S E E     22 22 22 cos R R x R E E     21 21 21 cos R R x R E E   Sedangkan komponen kuat medan listrik di sumbu y adalah:   11 11 11 sin T T y T E E     12 12 12 sin T T y T E E     11 11 11 sin S S y S E E     12 12 12 sin S S y S E E     11 11 11 sin R R y R E E     12 12 12 sin R R y R E E     22 22 22 sin T T y T E E     21 21 21 sin T T y T E E     22 22 22 sin S S y S E E     21 21 21 sin S S y S E E     22 22 22 sin R R y R E E     21 21 21 sin R R y R E E   Setelah diperoleh komponen kuat medan listrik di sumbu x dan sumbu y , maka masing-masing nilai tersebut dapat dijumlahkan secara aljabar. Total komponen kuat medan listrik di sumbu x adalah: E x = x R x R x S x S x T x T x R x R x S x S x T x T E E E E E E E E E E E E 22 21 22 21 22 21 12 11 12 11 12 11            dan total komponen kuat medan listrik di sumbu y adalah: E y = y R y R y S y S y T y T y R y R y S y S y T y T E E E E E E E E E E E E 22 21 22 21 22 21 12 11 12 11 12 11            Dengan mengetahui komponen kuat medan listrik di sumbu x dan y , maka kuat medan listrik total di titik tersebut dapat dihitung dengan menjumlahkan kedua komponen kuat medan listrik secara vektoris, yaitu: Universitas Sumatera Utara 38 1m permukaan tanah R S T R S T Sumbu Menara x m -x C13,1 B0,1 A-13,1       2 2 2 y x tot E E E   E tot =     2 2 y x E E  Dari persamaan di atas, maka dapat disusun suatu program dengan bantuan software MATLAB untuk menghitung kuat medan listrik di bawah saluran sejauh x meter dari sumbu menara transmisi. Berdasarkan SNI 04-6918-2002 tentang ruang bebas dan jarak bebas minimum pada SUTT dan SUTET, dijelaskan bahwa untuk saluran transmisi sirkuit ganda dengan tegangan kerja 275 kV, jarak bebas minimum horizontal dari sumbu vertikal menara transmisi adalah sebesar 13 meter. Pada program ini akan dihitung kuat medan listrik pada tiga titik, yaitu pada titik A -13,1, pada titik B 0,1, dan titik C 13,1. Gambar 4. 3 Posisi titik uji A -13,1, B 0,1, dan C 13,1 Universitas Sumatera Utara 39 Dengan memasukkan data-data pada saluran transmisi ke dalam program, beserta posisi titik uji, maka dapat dihitung besar kuat medan listrik E tot untuk berbagai tipe konfigurasi fasa kawat penghantar pada titik tersebut. Tampilan program adalah sebagai berikut : Gambar 4. 4 Tampilan program penghitung kuat medan listrik di bawah saluran transmisi Kuat medan listrik E tot pada titik A, B, dan C diberikan pada lampiran A. Dari gambar kuat medan listrik E tot di bawah saluran transmisi pada posisi titik uji A, B, dan C, dapat dilihat bahwa periode gelombang kuat medan listrik E tot untuk tiap tipe konfigurasi fasa adalah sebesar 0,01s. Kemudian setelah diketahui periode dari grafik kuat medan listrik E tot , dapat dihitung nilai efektif dari E tot dengan menggunakan rumus:     T to t to t dt E T eff E 2 1 Universitas Sumatera Utara 40 dengan memisalkan : E A eff : Kuat medan listrik efektif pada titik A -13,1, E B eff : Kuat medan listrik efektif pada titik B 0,1, E C eff : Kuat medan listrik efektif pada titik C 13,1. Dengan menggunakan program MATLAB , maka kuat medan listrik efektif pada tiap konfigurasi fasa kawat penghantar dapat dihitung.

IV. 4 Analisis Data

Dari perhitungan kuat medan listrik E tot efektif di bawah saluran transmisi pada posisi titik A, B, dan C, dapat disusun sebuah tabel kuat medan listrik E tot efektif E A eff , E B eff , dan E C eff seperti pada Tabel 4.5 berikut: Tabel 4. 5 Kuat medan listrik efektif di bawah saluran transmisi pada titik uji A, B, dan C Tipe Konfigurasi E A eff kVm -13,1 E B eff kVm 0,1 E C eff kVm 13,1 RST-RST 0,5249 0,5626 0,5249 RST-RTS 0,4421 0,4745 0,4421 RST-SRT 0,2935 0,3284 0,3104 RST-STR 0,4807 0,5156 0,4807 RST-TRS 0,3104 0,3284 0,2935 RST-TSR 0,1774 0,2005 0,1774 Universitas Sumatera Utara 41 Dari Tabel 4.5 diatas dapat dilihat bahwa kuat medan listrik E tot efektif terkecil pada ketiga titik uji A,B, dan C dihasilkan oleh tipe konfigurasi fasa RST- TSR. Yaitu sebesar 0,1774 kVm, 0,2005 kVm, dan 0,1774 kVm. Sedangkan kuat medan listrik E tot efektif terbesar dihasilkan oleh tipe konfigurasi fasa RST-RST, yaitu sebesar 0,5249 kVm, 0,5626 kVm, dan 0,5249 kVm. Ada 36 tipe konfigurasi fasa kawat penghantar yang dapat dibuat. Tetapi hanya ada 6 tipe konfigurasi fasa kawat penghantar yang menghasilkan kuat medan listrik yang berbeda, seperti yang telah dikelompokkan pada tabel 4.6 berikut: Tabel 4. 6 Tipe konfigurasi kawat penghantar yang menghasilkan kuat medan listrik yang sama di bawah saluran transmisi sirkuit ganda Untuk saluran transmisi sirkuit ganda yang mengalami transposisi kawat penghantar, dapat dipilih suatu tipe transposisi kawat penghantar yang menghasilkan kuat medan listrik yang paling kecil di bawah saluran transmisi dibandingkan dengan tipe transposisi kawat penghantar lainnya. Tabel 4.7 di bawah adalah tabel tentang prinsip transposisi kawat penghantar saluran transmisi. RST-RST RST-RTS RST-SRT RST-STR RST-TRS RST-TSR RTS-RTS RTS-RST RTS-TRS RTS-TSR RTS-SRT RTS-STR SRT-SRT SRT-STR SRT-RST SRT-RTS SRT-TSR SRT-TRS STR-STR STR-SRT STR-TSR STR-TRS STR-RST STR-RTS TSR-TSR TSR-TRS TSR-STR TSR-SRT TSR-RTS TSR-RST TRS-TRS TRS-TSR TRS-RTS TRS-RST TRS-STR TRS-SRT Universitas Sumatera Utara 42 Tabel 4. 7 Prinsip Transposisi Kawat Penghantar Saluran Transmisi Sirkuit Ganda SIRKUIT 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 13 Panjang Saluran R T R R R S R T R S R R S S S T S R S R S T S S T R T S T T T S T R T T 13 Panjang Saluran T S T T T R T S T R T T R R R S R T R T R S R R S T S R S S S R S T S S 13 Panjang Saluran S R S S S T S R S T S S T T T R T S T S T R T T R S R T R R R T R S R R Nama I.1 I.2 I.3 II.1 II.2 III Dengan menggunakan tabel 4.5, tabel 4.6, dan tabel 4.7, dapat disusun sebuah tabel 4.8 untuk membandingkan kuat medan listrik di bawah saluran transmisi yang dihasilkan oleh tiap tipe transposisi kawat penghantar saluran transmisi. Tabel 4. 8 Perbandingan kuat medan listrik di bawah saluran transmisi untuk tiap tipe transposisi kawat penghantar saluran transmisi 13 panjang saluran 13 panjang saluran 13 panjang saluran I.1 Tipe Konfigurasi RST-TSR TRS-SRT STR-RTS E eff kVm A-13,1 0,1774 0,1774 0,1774 B0,1 0,2005 0,2005 0,2005 C13,1 0,1774 0,1774 0,1774 I.2 Tipe Konfigurasi RST-RTS TRS-TSR STR-SRT E eff kVm A-13,1 0,4421 0,4421 0,4421 B0,1 0,4745 0,4745 0,4745 C13,1 0,4421 0,4421 0,4421 I.3 Tipe Konfigurasi RST-SRT TRS-RTS STR-TSR E eff kVm A-13,1 0,2935 0,2935 0,2935 B0,1 0,3284 0,3284 0,3284 C13,1 0,3104 0,3104 0,3104 Universitas Sumatera Utara 43 II.1 Tipe Konfigurasi RST-TRS TRS-STR STR-RST E eff kVm A-13,1 0,3104 0,3104 0,3104 B0,1 0,3284 0,3284 0,3284 C13,1 0,2935 0,2935 0,2935 II.2 Tipe Konfigurasi RST-STR TRS-RST STR-TRS E eff kVm A-13,1 0,4807 0,4807 0,4807 B0,1 0,5156 0,5156 0,5156 C13,1 0,4807 0,4807 0,4807 III Tipe Konfigurasi RST-RST TRS-TRS STR-STR E eff kVm A-13,1 0,5249 0,5249 0,5249 B0,1 0,5626 0,5626 0,5626 C13,1 0,5249 0,5249 0,5249 Dari tabel 4.8 di atas dapat dilihat bahwa tipe transposisi kawat penghantar yang menghasilkan kuat medan listrik paling kecil di bawah saluran transmisi adalah tipe transposisi I.1. Sedangkan kuat medan listrik paling besar di bawah saluran transmisi dihasilkan oleh tipe transposisi III. Universitas Sumatera Utara 44

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN