Analisis Data Medan Listrik Dengan Metode Bayangan Dan Persamaan Karakteristik Impedansi Di Bawah Andongan Jaringan Transmisi Sutt 150 KV
i
ANALISIS DATA MEDAN LISTRIK DENGAN METODE
BAYANGAN DAN PERSAMAAN KARAKTERISTIK
IMPEDANSI DI BAWAH ANDONGAN JARINGAN TRANSMISI
SUTT 150 KV
SKRIPSI
NURHASANAH
100801051
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ii
ANALISIS DATA MEDAN LISTRIK DENGAN METODE
BAYANGAN DAN PERSAMAAN KARAKTERISTIK
IMPEDANSI DI BAWAH ANDONGAN JARINGAN TRANSMISI
SUTT 150 KV
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
NURHASANAH
100801051
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ii
PERSETUJUAN
Judul
:
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
:
:
:
:
:
:
Anilisis Data Medan Listrik dengan Metode
Bayangan
dan
Persamaan
Karakteristik
Impedansi di Bawah Andongan Jaringin
Transmisi SUTT 150 kV
Skripsi
Nurhasanah
100801051
Sarjana (S1) Fisika
Fisika
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Februari 2017
Disetujui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Pembimbing,
Ketua,
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc
NIP. 195903101987031002
NIP. 19650517199930310009
Universitas Sumatera Utara
iii
PERNYATAAN
ANALISIS DATA MEDAN LISTRIK DENGAN METODE BAYANGAN DAN
PERSAMAAN KARAKTERISTIK IMPEDANSI DI BAWAH ANDONGAN
JARINGAN TRANSMISI SUTT 150 KV
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2017
NURHASANAH
100801051
Universitas Sumatera Utara
iv
PENGHARGAAN
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan kasih
sayang serta karunia-Nya kepada Penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Analisis Data Medan Listrik dengan Metode Bayangan dan Persamaan
Karakteristik Impedansi di Bawab Andongan Jaringan Transmisi SUTT 150
kV” ini dengan baik dan tepat pada waktu yang telah ditetapkan. Shalawat dan
salam kepada Nabi Muhammad SAW sebagai suri teladan terbaik di muka bumi.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.,
selaku pembimbing yang telah memberikan panduan, bantuan serta segenap perhatian
dan dorongan kepada penulis dalam menyempurnakan skripsi ini. Ucapan
terimakasih juga ditujukan kepada bapak Dr. Marhaposan Situmorang, dan bapak
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc. selaku Ketua dan sekertaris Departemen Fisika FMIPA
USU, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, seluruh staff dan dosen Fisika
FMIPA USU, serta pegawai FMIPA USU.
Penghargaan tak berhingga kepada Alm. Dr. Mester Sitepu, M. Sc, M. Phil.
Tanpa ide, panduan dan perhatian beliau sebelumnya, skripsi ini bukanlah apa-apa.
Semoga Allah menempatkan beliau di tempat terbaik di sisi-Nya.
Ucapan terimakasih terbesar penulis sampaikan kepada Ibunda tercinta Siti
Hamimah Siregar dan Ayahanda Muhammad Husni Nasution tersayang, segala cinta
kasih dan doa yang selalu dihadiahkan kepada penulis tanpa henti. Juga tak lupa
kepada kedua adik penulis Arpiani Nasution dan Muhammad Taufik Rizki Nasution.
Tak lupa pula terima kasih kepada teman-teman terbaik penulis yang tak bisa
disebutkan namanya satu persatu. Kalian telah menjadikan hari-hari penulis penuh
warna dan kegembiraan.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu, penulis akan menerima kritik dan saran yang bersifat membangun demi
kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas apa yang
dikehendaki-Nya.
Universitas Sumatera Utara
v
ANALISIS DATA MEDAN LISTRIK DENGAN METODE BAYANGAN DAN
PERSAMAAN KARAKTERISTIK IMPEDANSI DI BAWAH ANDONGAN
JARINGAN TRANSMISI SUTT 150 KV
ABSTRAK
Kajian ini bertujuan untuk menyelidiki pengaruh medan listrik pada saluran transmisi
SUTT 150 kV bagi kesehatan. Sistem ini dikembangkan dengan perangkat lunak
Wolfram Mathematica versi 10.01. Metode pengembangan sistem yang digunakan
adalah metode bayangan dan persamaan karakteristik impedansi. Sistem ini meliputi
modul masukan data berkaitan dengan spesifikasi menara, seperti diameter kabel,
tegangan operasi, tinggi menara dan jarak pengukuran di bawah menara. Objektif
utama sistem ini adalah untuk melihat kestabilan metode yang digunakan untuk
perhitungan medan listrik agar kinerja pengolahan data dapat ditingkatkan dan
rancangan antar muka diperoleh lebih mudah. Hasil dari perhitungan menunjukkan
medan listrik di bawah andongan jaringan transmisi masih aman berdasarkan
rekomendasi IRPA/INIRC dan WHO.
Universitas Sumatera Utara
vi
DATA ANALYSIS OF ELECTRICAL FIELDS WITH SHADOW AND
EQUALITY UNDER THE CHARACTERISTICS IMPEDANCE
TRANSMISSION SUTT sag of 150 KV
ABSTRACT
This study aims to investigate the influence of an electric field on a 150 kV
transmission line SUTT for health. This system was developed by Wolfram
Mathematica software version 10:01. System development method used is the
shadow and the characteristic impedance equation. The system includes a data input
module specifications related to the tower, such as the diameter of the cable,
operating voltage, tower height and distance measurements below the tower. The
main objective of this system is to look at the stability of the method used to calculate
the electric field so that performance can be improved data processing and interface
design is more easily obtained. The results of the calculations showed electric field
under the sag of the transmission network is still safe based on IRPA / INIRC and
WHO.
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR ISI
Halaman
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar isi
Daftar tabel
Daftar gambar
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Tujuan Penelitian
1.3 Manfaat Penelitian
1.4 Batasan Masalah
1.5 Sistematika Pembahasan
1
1
2
3
3
4
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1 Medan Listrik
2.2 Intensitas Medan Listrik
2.3 Kuat Medan Listrik dan Metode Bayangan
2.4 Kuat Medan Listrik dengan Menggunakan Persamaan
Karakteristik Impedansi
2.5 Ambang Batas Medan Listrik dan Medan Magnet
2.6 Rekomendasi WHO 1990 Working Group on Health of
the Increased Use of NIR Technologies
2.7 Saluran Transmisi
2.8 Peralatan yang Menimbulkan Medan Listrik
5
5
5
7
12
14
17
18
18
Bab 3 Metode Penelitian
3.1 Analisis Masalah
3.2 wolframe Mathematica versi 10.01
3.3 Perancangan Diagram Alir
19
19
22
23
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
4.1 Data Pengukuran dan Spesifikasi menara SUTT 150 kV
4.2 Perhitungan Medan Listrik dengan Metode Bayangan
4.3 Perhitungan Medan Listrik dengan Persamaan
Karakteristik Impedansi
4.4 Perbandingan Hasil Perhitungan menggunakan Metode
Bayangan dan Persamaan Karakteristik Impedansi
26
26
29
31
33
Universitas Sumatera Utara
viii
4.5 Perbandingan Hasil Pengukuran dan Perhitungan
4.5.1 Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Perhitungan
Menggunakan Metode bayangan
4.52 Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Perhitungan
Menggunakaan Persamaan Karakteristik Impedansi
35
35
38
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
42
42
43
Daftar Pustaka
Lampiran
44
46
Universitas Sumatera Utara
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Tabel 4.5
Tabel 4.6
Rekomendasi IRPA/INIRC untuk batas pemaparan
Terhadap Medan Listrik dan Medan Magnet pada
Lingkungan Kerja dan Umum untuk Frekuensi
50/60 Hz
Nilai Ambang Batas Medan Listrik
Hasil Pengukuran Medan Listrik dan Medan Magnet di
Menara 39-40 G.I Titi Kuning – G.I Berastagi
Hasil Perhitungan Medan Listrik dengan Metode
Bayangan
Hasil Perhitungan Medan Listrik dengan Persamaan
Karakteristik Impedansi
Perbandingan Hasil Perhitungan Menggunakan Metode
Bayangan dan Persamaan Karakteristik Impedansi
Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Perhitungan
Menggunakan Metode Bayangan
Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Perhitungan
Menggunakan Persamaan Karakteristik Impedansi
15
17
28
30
32
33
36
39
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.6
Halaman
Penghantar bermuatan di atas tanah dan bayangannya
8
Prespektif medan listrik dan medan magnet
12
Komponen Medan Elektromagnetik melalui sistem
Koordinat
13
Tampilan halaman kerja Wolframe versi 10.01
22
Diagram alir penelitian
24
Konstruksi menara transmisi 150 kV antara G.I Titi
Kuning dan G.I Berastagi
27
Grafik 2D Perbandingan hasil perhitungan medan listrik
dengan Metode Bayangan dan Persamaan Karakteristik
Impedansi
34
Grafik 3D Perbandingan hasil perhitungan medan listrik
dengan Metode Bayangan dan Persamaan Karakteristik
Impedansi
35
Grafik 2D Perbandingan hasil medan listrik pengukuran
dengan perhitungan menggunakan Metode Bayangan
37
Grafik 3D Perbandingan hasil medan listrik pengukuran
dengan perhitungan menggunakan Metode Bayangan
38
Grafik 2D Perbandingan hasil medan listrik pengukuran
dengan perhitungan menggunakan Persamaan Karakteristik
Impedansi
40
Grafik 3D Perbandingan hasil medan listrik pengukuran
dengan perhitungan menggunakan Persamaan Karakteristik
Impedansi
41
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS DATA MEDAN LISTRIK DENGAN METODE
BAYANGAN DAN PERSAMAAN KARAKTERISTIK
IMPEDANSI DI BAWAH ANDONGAN JARINGAN TRANSMISI
SUTT 150 KV
SKRIPSI
NURHASANAH
100801051
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ii
ANALISIS DATA MEDAN LISTRIK DENGAN METODE
BAYANGAN DAN PERSAMAAN KARAKTERISTIK
IMPEDANSI DI BAWAH ANDONGAN JARINGAN TRANSMISI
SUTT 150 KV
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar
Sarjana Sains
NURHASANAH
100801051
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
ii
PERSETUJUAN
Judul
:
Kategori
Nama
Nomor Induk Mahasiswa
Program Studi
Departemen
Fakultas
:
:
:
:
:
:
Anilisis Data Medan Listrik dengan Metode
Bayangan
dan
Persamaan
Karakteristik
Impedansi di Bawah Andongan Jaringin
Transmisi SUTT 150 kV
Skripsi
Nurhasanah
100801051
Sarjana (S1) Fisika
Fisika
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, Februari 2017
Disetujui Oleh:
Departemen Fisika FMIPA USU
Pembimbing,
Ketua,
Dr. Perdinan Sinuhaji, MS
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc
NIP. 195903101987031002
NIP. 19650517199930310009
Universitas Sumatera Utara
iii
PERNYATAAN
ANALISIS DATA MEDAN LISTRIK DENGAN METODE BAYANGAN DAN
PERSAMAAN KARAKTERISTIK IMPEDANSI DI BAWAH ANDONGAN
JARINGAN TRANSMISI SUTT 150 KV
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Januari 2017
NURHASANAH
100801051
Universitas Sumatera Utara
iv
PENGHARGAAN
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan kasih
sayang serta karunia-Nya kepada Penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Analisis Data Medan Listrik dengan Metode Bayangan dan Persamaan
Karakteristik Impedansi di Bawab Andongan Jaringan Transmisi SUTT 150
kV” ini dengan baik dan tepat pada waktu yang telah ditetapkan. Shalawat dan
salam kepada Nabi Muhammad SAW sebagai suri teladan terbaik di muka bumi.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.,
selaku pembimbing yang telah memberikan panduan, bantuan serta segenap perhatian
dan dorongan kepada penulis dalam menyempurnakan skripsi ini. Ucapan
terimakasih juga ditujukan kepada bapak Dr. Marhaposan Situmorang, dan bapak
Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc. selaku Ketua dan sekertaris Departemen Fisika FMIPA
USU, Dekan dan Pembantu Dekan FMIPA USU, seluruh staff dan dosen Fisika
FMIPA USU, serta pegawai FMIPA USU.
Penghargaan tak berhingga kepada Alm. Dr. Mester Sitepu, M. Sc, M. Phil.
Tanpa ide, panduan dan perhatian beliau sebelumnya, skripsi ini bukanlah apa-apa.
Semoga Allah menempatkan beliau di tempat terbaik di sisi-Nya.
Ucapan terimakasih terbesar penulis sampaikan kepada Ibunda tercinta Siti
Hamimah Siregar dan Ayahanda Muhammad Husni Nasution tersayang, segala cinta
kasih dan doa yang selalu dihadiahkan kepada penulis tanpa henti. Juga tak lupa
kepada kedua adik penulis Arpiani Nasution dan Muhammad Taufik Rizki Nasution.
Tak lupa pula terima kasih kepada teman-teman terbaik penulis yang tak bisa
disebutkan namanya satu persatu. Kalian telah menjadikan hari-hari penulis penuh
warna dan kegembiraan.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena
itu, penulis akan menerima kritik dan saran yang bersifat membangun demi
kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas apa yang
dikehendaki-Nya.
Universitas Sumatera Utara
v
ANALISIS DATA MEDAN LISTRIK DENGAN METODE BAYANGAN DAN
PERSAMAAN KARAKTERISTIK IMPEDANSI DI BAWAH ANDONGAN
JARINGAN TRANSMISI SUTT 150 KV
ABSTRAK
Kajian ini bertujuan untuk menyelidiki pengaruh medan listrik pada saluran transmisi
SUTT 150 kV bagi kesehatan. Sistem ini dikembangkan dengan perangkat lunak
Wolfram Mathematica versi 10.01. Metode pengembangan sistem yang digunakan
adalah metode bayangan dan persamaan karakteristik impedansi. Sistem ini meliputi
modul masukan data berkaitan dengan spesifikasi menara, seperti diameter kabel,
tegangan operasi, tinggi menara dan jarak pengukuran di bawah menara. Objektif
utama sistem ini adalah untuk melihat kestabilan metode yang digunakan untuk
perhitungan medan listrik agar kinerja pengolahan data dapat ditingkatkan dan
rancangan antar muka diperoleh lebih mudah. Hasil dari perhitungan menunjukkan
medan listrik di bawah andongan jaringan transmisi masih aman berdasarkan
rekomendasi IRPA/INIRC dan WHO.
Universitas Sumatera Utara
vi
DATA ANALYSIS OF ELECTRICAL FIELDS WITH SHADOW AND
EQUALITY UNDER THE CHARACTERISTICS IMPEDANCE
TRANSMISSION SUTT sag of 150 KV
ABSTRACT
This study aims to investigate the influence of an electric field on a 150 kV
transmission line SUTT for health. This system was developed by Wolfram
Mathematica software version 10:01. System development method used is the
shadow and the characteristic impedance equation. The system includes a data input
module specifications related to the tower, such as the diameter of the cable,
operating voltage, tower height and distance measurements below the tower. The
main objective of this system is to look at the stability of the method used to calculate
the electric field so that performance can be improved data processing and interface
design is more easily obtained. The results of the calculations showed electric field
under the sag of the transmission network is still safe based on IRPA / INIRC and
WHO.
Universitas Sumatera Utara
vii
DAFTAR ISI
Halaman
ii
iii
iv
v
vi
vii
ix
x
Persetujuan
Pernyataan
Penghargaan
Abstrak
Abstract
Daftar isi
Daftar tabel
Daftar gambar
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
1.2 Tujuan Penelitian
1.3 Manfaat Penelitian
1.4 Batasan Masalah
1.5 Sistematika Pembahasan
1
1
2
3
3
4
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1 Medan Listrik
2.2 Intensitas Medan Listrik
2.3 Kuat Medan Listrik dan Metode Bayangan
2.4 Kuat Medan Listrik dengan Menggunakan Persamaan
Karakteristik Impedansi
2.5 Ambang Batas Medan Listrik dan Medan Magnet
2.6 Rekomendasi WHO 1990 Working Group on Health of
the Increased Use of NIR Technologies
2.7 Saluran Transmisi
2.8 Peralatan yang Menimbulkan Medan Listrik
5
5
5
7
12
14
17
18
18
Bab 3 Metode Penelitian
3.1 Analisis Masalah
3.2 wolframe Mathematica versi 10.01
3.3 Perancangan Diagram Alir
19
19
22
23
Bab 4 Hasil dan Pembahasan
4.1 Data Pengukuran dan Spesifikasi menara SUTT 150 kV
4.2 Perhitungan Medan Listrik dengan Metode Bayangan
4.3 Perhitungan Medan Listrik dengan Persamaan
Karakteristik Impedansi
4.4 Perbandingan Hasil Perhitungan menggunakan Metode
Bayangan dan Persamaan Karakteristik Impedansi
26
26
29
31
33
Universitas Sumatera Utara
viii
4.5 Perbandingan Hasil Pengukuran dan Perhitungan
4.5.1 Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Perhitungan
Menggunakan Metode bayangan
4.52 Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Perhitungan
Menggunakaan Persamaan Karakteristik Impedansi
35
35
38
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan
5.2 Saran
42
42
43
Daftar Pustaka
Lampiran
44
46
Universitas Sumatera Utara
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1
Tabel 2.2
Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.3
Tabel 4.4
Tabel 4.5
Tabel 4.6
Rekomendasi IRPA/INIRC untuk batas pemaparan
Terhadap Medan Listrik dan Medan Magnet pada
Lingkungan Kerja dan Umum untuk Frekuensi
50/60 Hz
Nilai Ambang Batas Medan Listrik
Hasil Pengukuran Medan Listrik dan Medan Magnet di
Menara 39-40 G.I Titi Kuning – G.I Berastagi
Hasil Perhitungan Medan Listrik dengan Metode
Bayangan
Hasil Perhitungan Medan Listrik dengan Persamaan
Karakteristik Impedansi
Perbandingan Hasil Perhitungan Menggunakan Metode
Bayangan dan Persamaan Karakteristik Impedansi
Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Perhitungan
Menggunakan Metode Bayangan
Perbandingan Hasil Pengukuran dengan Perhitungan
Menggunakan Persamaan Karakteristik Impedansi
15
17
28
30
32
33
36
39
Universitas Sumatera Utara
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.6
Halaman
Penghantar bermuatan di atas tanah dan bayangannya
8
Prespektif medan listrik dan medan magnet
12
Komponen Medan Elektromagnetik melalui sistem
Koordinat
13
Tampilan halaman kerja Wolframe versi 10.01
22
Diagram alir penelitian
24
Konstruksi menara transmisi 150 kV antara G.I Titi
Kuning dan G.I Berastagi
27
Grafik 2D Perbandingan hasil perhitungan medan listrik
dengan Metode Bayangan dan Persamaan Karakteristik
Impedansi
34
Grafik 3D Perbandingan hasil perhitungan medan listrik
dengan Metode Bayangan dan Persamaan Karakteristik
Impedansi
35
Grafik 2D Perbandingan hasil medan listrik pengukuran
dengan perhitungan menggunakan Metode Bayangan
37
Grafik 3D Perbandingan hasil medan listrik pengukuran
dengan perhitungan menggunakan Metode Bayangan
38
Grafik 2D Perbandingan hasil medan listrik pengukuran
dengan perhitungan menggunakan Persamaan Karakteristik
Impedansi
40
Grafik 3D Perbandingan hasil medan listrik pengukuran
dengan perhitungan menggunakan Persamaan Karakteristik
Impedansi
41
Universitas Sumatera Utara