Analisis Parameter Saluran Dan Kuat Medan Listrik Untuk Berbagai Konfigurasi Konduktor Saluran Transmisi 500 kV AC Empat Sirkit

TUGAS AKHIR
ANALISIS PARAMETER SALURAN DAN KUAT MEDAN LISTRIK
UNTUK BERBAGAI KONFIGURASI KONDUKTOR
SALURAN TRANSMISI 500 kV AC EMPAT SIRKIT
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam
Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik
Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh:
SAKINAH
NIM: 110402006

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara


ABSTRAK

Saluran transmisi merupakan bagian dari sistem tenaga listrik yang
berperan penting dalam menyalurkan energi listrik. Pengembangan saluran
transmisi dapat dilakukan dengan membuat rencana pembangunan Saluran Udara
Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 500 kV AC dengan empat sirkit. Agar dapat
meningkatkan kualitas penyaluran energi listrik perlu dilakukan perubahan
konfigurasi konduktor untuk berbagai variasi. Perubahan konfigurasi konduktor
ini dapat menyebabkan perubahan induktansi, kapasitansi dan juga kuat medan
listrik. Untuk itu pada tugas akhir ini dilakukan studi perbandingan terhadap
induktansi saluran, kapasitansi saluran, serta kuat medan lisrik yang timbul di
bawah saluran transmisi untuk berbagai jenis konfigurasi konduktor saluran
transmisi sehingga dapat ditentukan konfigurasi terbaik yang akan digunakan
dalam saluran transmisi. Dari hasil penelitian didapatkan bahwa jenis konfigurasi
konduktor yang terbaik adalah konfigurasi RST-TSR-RST-TSR, dimana jenis
konfigurasi ini mempunyai nilai induktansi terkecil (0,22325 mH/km), kapasitansi
terbesar (0,05052 μF/km), serta kuat medan listrik terkecil (1,5620 kV/m).
Kata kunci: SUTET, empat sirkit, konfigurasi konduktor, induktansi saluran,
kapasitansi saluran, kuat medan listrik


i

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena
atas berkat rahmat dan ridho-Nya Tugas Akhir ini dapat disusun dan diselesaikan
oleh penulis. Tidak lupa juga shalawat beriring salam penulis haturkan kepada
junjungan Nabi Besar Muhammad SAW.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu
di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas
Akhir ini adalah:
“ANALISIS PARAMETER SALURAN DAN KUAT MEDAN LISTRIK

UNTUK BERBAGAI KONFIGURASI KONDUKTOR
SALURAN TRANSMISI 500 kV AC EMPAT SIRKIT”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan penuh kasih
sayang yang tak ternilai harganya dan selalu memberikan semangat dan

mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga
banyak mendapatkan dukungan, bimbingan maupun bantuan dari berbagai pihak.
Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada :
1.

Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir
serta Kepala Laboratorium Transmisi dan Distribusi yang telah banyak
meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan,
bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga
penyusunan Tugas Akhir ini.

2.

Ibu Syiska Yana, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir serta
sebagai Dosen Wali penulis yang telah banyak memberikan masukan demi
ii

Universitas Sumatera Utara


perbaikan Tugas Akhir ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama
perkuliahan.
3.

Bapak Ir. Syahrawardi selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah
banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah
memberikan bimbingan selama masa perkuliahan.

4.

Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si., dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T.,
M.T., selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas
Teknik Universitas Sumatera Utara.

5.

Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan
pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis.

6.


Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro yang telah membantu
proses administrasi penulis selama perkuliahan.

7.

Rekan sesama asisten Lab. Transmisi dan Distribusi Syahlan, Fikry,
Albert, Andreas dan Frederik yang selalu membantu dan tidak bosanbosannya menghibur selama masa pengerjaan Tugas Akhir ini.

8.

Rekan-rekan satu angkatan 2011 Teknik Elektro yang selalu saling
memberi semangat, bantuan, dan cerita selama perkuliahan yang tidak
dapat disebutkan satu per satu.

9.

Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior (Elyani, Ingrid,
Putri) yang telah memberikan dukungan dan bantuan.


10. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan addanya kritik dan saran yang bertujuan untuk
menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis
berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Februari 2016
Penulis

Sakinah
NIM : 110402006
iii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ......................................................................................... ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1

Latar Belakang ..................................................................................... 1

1.2

Perumusan Masalah ............................................................................. 4

1.3

Tujuan ................................................................................................. 4

1.4

Batasan Masalah .................................................................................. 4

1.5

Manfaat ............................................................................................... 5


BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 6
2.1

Saluran Transmisi ................................................................................ 6

2.2

Parameter Saluran Transmisi ................................................................ 6
2.2.1 Resistansi ................................................................................. 7
2.2.2 Induktansi ................................................................................. 7
2.2.2.1 Induktansi Saluran Tiga Fasa ...................................... 8
2.2.2.2 Penghantar Berkas untuk Perhitungan Induktansi ........ 9
2.2.3 Kapasitansi ............................................................................. 10
2.2.3.1 Kapasitansi Saluran Tiga Fasa................................... 11
2.2.3.2 Penghantar Berkas untuk Perhitungan Kapasitansi .... 11

2.3

Kuat Medan Listrik di Bawah Saluran Transmisi ............................... 12


2.4

Saluran Transmisi Tiga Fasa Empat Sirkit .......................................... 16
iv

Universitas Sumatera Utara

BAB III METODE PENELITIAN ..................................................................... 24
3.1

Tempat dan Waktu ............................................................................. 24

3.2

Data-Data yang Diperlukan ................................................................ 24

3.3

Pelaksanaan Penelitian ....................................................................... 24


3.4

Variabel yang Diamati ....................................................................... 25

3.5

Prosedur Penelitian ............................................................................ 25

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ..................................... 29
4.1

Umum................................................................................................ 29

4.2

Perhitungan Induktansi Saluran .......................................................... 31
4.2.1 Menghitung GMD Saluran...................................................... 32
4.2.2 Menghitung GMRL Saluran .................................................... 39
4.2.3 Menghitung Induktansi ........................................................... 43


4.3

Perhitungan Kapasitansi Saluran ........................................................ 44
4.3.1 Menghitung GMRC Saluran .................................................... 44
4.3.2 Menghitung Kapasitansi ......................................................... 47

4.4

Perhitungan Kuat Medan Listrik ........................................................ 48

4.5

Hasil Rangkuman............................................................................... 67

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.............................................................. 72
5.1

Kesimpulan ........................................................................................ 72

5.2

Saran.................................................................................................. 72

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 73

v

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1

Rencana GI & Transmisi Tegangan Ekstra Tinggi 500 kV
Sumatera ....................................................................................... 2

Gambar 2.1

Penghantar-Penghantar Saluran Tiga Fasa Single Circuit............... 8

Gambar 2.2

Susunan - Susunan Berkas ............................................................. 9

Gambar 2.3

Kuat Medan Listrik di Titik P ...................................................... 13

Gambar 2.4

Konduktor Saluran Transmisi yang Memiliki Andongan ............. 14

Gambar 2.5

Susunan Penghantar Saluran Tiga Fasa Quadruple Circuit .......... 16

Gambar 2.6

Kuat Medan Listrik Akibat Masing-Masing Penghantar .............. 20

Gambar 3.1

Diagram Alir Penelitian............................................................... 26

Gambar 4.1

Konstruksi Menara Saluran Transmisi Empat Sirkit 500 kV
Konfigurasi Horisontal-Vertikal .................................................. 30

Gambar 4.2

Susunan Penghantar Quadruple Circuit ....................................... 31

Gambar 4.3

Jarak Antara Fasa R & S pada Saluran Transmisi Empat Sirkit .... 32

Gambar 4.4

Jarak Antara Fasa S & T pada Saluran Transmisi Empat Sirkit .... 34

Gambar 4.5

Jarak Antara Fasa T & R pada Saluran Transmisi Empat Sirkit ... 36

Gambar 4.6

Jarak Titik Uji Terhadap Masing-Masing Kawat Penghantar ....... 49

Gambar 4.7

Grafik Kuat Medan Listrik Konfigurasi RST-RST-RST-RST ...... 64

Gambar 4.8

Grafik Kuat Medan Listrik Konfigurasi RST-RTS-RST-RTS ...... 64

Gambar 4.9

Grafik Kuat Medan Listrik Konfigurasi RST-STR-RST-STR ...... 65

Gambar 4.10 Grafik Kuat Medan Listrik Konfigurasi RST-SRT-RST-SRT ...... 65
Gambar 4.11 Grafik Kuat Medan Listrik Konfigurasi RST-TRS-RST-TRS ...... 66
Gambar 4.12 Grafik Kuat Medan Listrik Konfigurasi RST-TSR-RST-TSR ...... 66
vi

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.13 Grafik Jarak vs Kuat Medan Listrik untuk Berbagai Tipe
Konfigurasi Konduktor................................................................ 70

vii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Rencana GITET 500 kV yang Akan Dibangun ..................................... 2
Tabel 1.2 Rencana SUTET 500 kV yang Akan Dibangun .................................... 3
Tabel 4.1 Nilai GMD untuk Berbagai Konfigurasi ............................................. 39
Tabel 4.2 Nilai GMRL untuk Berbagai Konfigurasi ............................................ 42
Tabel 4.3 Nilai Induktansi untuk Berbagai Konfigurasi ...................................... 43
Tabel 4.4 Nilai GMRC untuk Berbagai Konfigurasi ............................................ 46
Tabel 4.5 Nilai Kapasitansi untuk Berbagai Konfigurasi .................................... 47
Tabel 4.6 Kuat Medan Listrik Total Disetiap Titik Untuk Berbagai Konfigurasi 62
Tabel 4.7 Nilai Induktansi, Kapasitansi, dan Kuat Medan Listrik untuk Berbagai
Konfigurasi ........................................................................................ 67

viii

Universitas Sumatera Utara