5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Mutakhir

Penelitian ini diperuntukan untuk tugas akhir dengan judul “Studi

Intensitas Medan Listrik di SUTT 150 kV Konfigurasi Vertikal untuk

Lingkugan Pemukiman”. Penelitian ini mengacu pada beberapa sumber dan

tinjauan yang sudah ada, dengan masing-masing penulis menggunakan metode

dan simulasi yang berbeda sesuai dengan permasalahan yang akan dibahas. Dari

perbandingan tersebut akan terlihat perbedaan penelitian dengan yang dilakukan

penulis. Berikut merupakan uraian singkat referensi tersebut :

1. Penelitian yang berjudul “Analisis Kuat Medan Listrik dan Medan Magnet

Pada Perencanaan Pengoperasian SUTT 150 kV Perean-Ubud” oleh Irwan

Prasetyo; Teknik Elektro; Fakultas Teknik, Universitas Udayana; Bali, 2004.

Penelitian ini menggunakan metode bayangan dengan tujuan untuk

menganalisis berapa besar paparan kuat medan listrik dan medan magnet di

sekitar saluran transmisi 150 kV Perean-Ubud sebelum dioperasikan. Hasil

penelitian diperoleh kuat medan listrik tertinggi di pusat saluran yaitu sebesar

685,9392 V/m. Hasil penelitian ini masih berada di bawah ambang batas yang

ditetapkan WHO yaitu sebesar 5kV/m.

2. Penelitian yang berjudul “Kajian Medan Magnet dan Medan Listrik Pada

Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 150 kV Kampar-Pekanbaru

Berdasarkan Rekomendasi IRPA/INIRC WHO” oleh Suwitno dan Fri

Murdiyah; Jurusan Teknik Elektro; Fakultas Teknik, Universitas Riau; Riau,

2010. Penelitian ini menggunakan metode persamaan karakteristik impedansi

dan pengukuran langsung di lapangan untuk menganalisa kuat medan listrik

dan medan magnet pada SUTT 150 kV yang melintasi Kabupaten Kampar dan

Pekanbaru. Dari hasil penelitian berdasarkan pengukuran dan perhitungan

diperoleh nilai kuat medan magnet dan medan listrik pada SUTT 150 kV

Kampar – Pekanbaru masih berada di bawah ambang batas 0.0001 Tesla, nilai

tertinggi medan magnet di bawah jaringan SUTT adalah 0,00009 Tesla,

6

sedangkan medan listrik juga masih di bawah ambang batas 5 kV/m, nilai

tertinggi medan listrik di bawah jaringan SUTT adalah 70 V/m. Hal ini

menandakan bahwa daerah Kabupaten Kampar dan Pekanbaru yang dilalui

SUTT 150 kV masih tergolong aman karena paparan medan listrik dan medan

magnet dibawah saluran tersebut masih dibawah standar IRPA/INIRC, WHO

1990 dan SNI 04- 6950-2003.

3. Penelitian yang berjudul “Kajian Kuat Medan Listrik Pada Konfigurasi

Vertikal Saluran Transmisi 150kV” oleh Sani Ugustra (2015) yang

menganalisis karakteristik hasil perhitungan dan pengukuran kuat medan

listrik pada saluran transmisi 150 kV dengan konfigurasi vertikal. Metode

yang digunakan dalam penelitian ini dengan melakukan pengukuran medan

listrik di titik terendah koduktor saluran transmisi 150 kV, selanjutnya analisis

dilakukan terhadap perubahan karakteristik kuat medan listrik yang terjadi saat

pengukuran. Berdasarkan hasil pengukuran medan listrik akan mencapai titik

tertinggi pada saat siang hari. Hasil pengukuran tertinggi kuat medan listrik

terjadi di lokasi 6 sebesar 4700 V/m. Hasil perhitungan kuat medan listrik

tertinggi berada di lokasi 6 yaitu 4521 V/m.

Berdasarkan ketiga penelitian diatas, maka dilakukan penelitian tentang

kuat medan listrik dibawah saluran transmisi untuk mengetahui kuat medan listrik

dengan lebih menfokuskan pada salah satu konfigurasi saluran transmisi yaitu

konfigurasi saluran vertikal. Penelitian ini dilakukan dengan mengukur ketinggian

konduktor menggunakan alat dan cara yang sederhana. Hasil perhitungan

intensitas medan listrik akan digunakan untuk membuat rekomendasi

pembangunan rumah tinggal di bawah konduktor di sepanjang saluran transmisi

SUTT 150 kV konfigurasi vertikal, sehingga orang yang akan membangun rumah

di bawah saluran transmisi 150 kV konfigurasi vertikal hanya perlu mengukur

ketinggian konduktor dari permukaan tanah untuk mengetahui berapa ketinggian

rumah yang boleh dibangun agar paparan medan listriknya sesuai dengan standard

yang ditetapkan SNI 04-6918-2002.

7

2.2 Tinjauan Pustaka

2.2.1 Sistem Tenaga Listrik

Secara umum sumber listrik berasal dari pembangkit tenaga listrik. Lokasi

pembangkit tenaga listrik umumnya jauh dari sumber beban, sehingga untuk

menyalurkan energi listrik harus disalurkan melalui sistem transmisi. Sistem

tenaga listrik secara umum adalah suatu sistem yang terdiri dari lima sub sistem

utama untuk menyalurkan energi listrik dari pusat pembangkit tenaga listrik

menuju ke pusat beban. Diagram segaris dari sistem tenaga listrik dalam

penyaluran energi listrik secara umum dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1. Diagram Segaris Sistem Tenaga Listrik Sederhana

(Sumber: Gina, 2012)

Dari gambar 2.1 energi listrik yang bersumber dari pembangkit tenaga

listrik seperti PLTA, PLTU, PLTG, PLTP, PLTGU dan PLTD akan disalurkan

melalui sistem transmisi. Energi listrik yang dibangkitkan tegangannya akan

dinaikkan menggunakan transformator penaik tegangan dengan tujuan untuk

mengurangi jumlah arus yang mengalir pada saluran transmisi sehingga dapat

mengurangi rugi-rugi daya transmisi. Energi listrik kemudian disalurkan melalui

sistem transmisi menuju gardu induk untuk kemudian disalurkan ke sumber

beban.

Tegangan transmisi akan diturunkan lagi melalui transformator penurun

tegangan (step-down transformer) di gardu induk menjadi tegangan menengah 20

kV untuk dapat disalurkan ke gardu distribusi. Gardu distribusi akan kembali

menurunkan tegangan menjadi tegangan rendah 220 V / 380 V sebelum

disalurkan melalui saluran distribusi menuju pusat – pusat beban.

8

2.2.2 Saluran Transmisi Tenaga Listrik

Transmisi tegangan tinggi adalah sebuah proses penyaluran energi listrik

dari satu gardu induk ke gardu induk lainnya. Proses penyaluran energi listrik

tersebut terdiri dari konduktor yang direntangkan antara tiang-tiang (tower)

melalui isolator-isolator, dengan sistem tegangan tinggi. Besaran tegangan

transmisi dapat dibagi menjadi beberapa kelas, yaitu : Tegangan Ultra Tinggi

(UHV), Tegangan Ekstra Tinggi (EHV), Tegangan Tinggi (HV), Tegangan

Menengah (MHV), dan Tegangan Rendah (LV). Standar tegangan tinggi yang

berlaku di Indonesia adalah : 30 KV, 70 KV dan 150 KV (Arismunandar, 1991).

2.2.2.1 Kategori Saluran Transmisi

Saluran transmisi memiliki kriteria mengenai panjang atau jarak dari

saluran transmisi serta ketelitian yang diinginkan. Dilihat dari segi panjangnya

saluran transmisi tegangan tinggi dapat dikategorikan menjadi 3 (tiga), yaitu

(Gina, 2012):

1. Saluran transmisi pendek, dengan jarak kurang dari 80 km (50 mil)

2. Saluran transmisi menengah, dengan jarak antara 80 km (50 mil) dan 240 km

(150 mil)

3. Saluran transmisi panjang, dengan jarak lebih dari 240 km (150 mil)

2.2.2.2 Saluran Transmisi Berdasarkan Pemasangan

Saluran transmisi dapat dibagi menjadi dua kategori berdasarkan

pemasangannya, yaitu :

1. Saluran Udara

Saluran udara adalah saluran transmisi yang menyalurkan energi listrik

melalui kawat-kawat yang digantung pada isolator antar menara atau tiang

transmisi. Saluran transmisi udara memiliki beberapa keuntungan antara lain:

9

a. Mudah dalam perbaikan

b. Mudah dalam perawatan

c. Mudah dalam mengetahui letak gangguan

d. Biaya operasional yang murah

Saluran transmisi udara juga memiliki beberapa kerugian yaitu :

a. Berada di ruang terbuka sehingga mengakibatkan gangguan dari luar sangat

mudah terjadi, seperti gangguan hubung singkat dan gangguan tegangan lebih

yang diakibatkan oleh sambaran petir dan gangguan – gangguan lainnya

b. Kehandalannya dipengaruhi oleh situasi alam

c. Mengurangi keindahan lingkungan sekitar

2. Saluran Kabel Bawah Tanah atau Bawah Air

Saluran kabel bawah tanah atau saluran kabel bawah air, merupakan

saluran transmisi tegangan tinggi yang menyalurkan energi listrik melalui kabel

yang dipendam didalam tanah atau berada di bawah air. Kategori saluran kabel

bawah tanah banyak digunakan didalam perkotaan, disebabkan keberadaan dari

saluran tegangan tinggi tersebut berada didalam tanah sehingga tidak

mengganggu keindahan kota dan gangguan akibat kondisi cuaca atau kondisi alam

dapat jarang terjadi. Namun kekurangannya, mahal dalam instalasi dan investasi

serta sulitnya menentukan titik gangguan dan perbaikkannya karena berada di

bawah tanah.

Saluran tegangan tinggi dengan konstruksi kabel bawah air lebih sering

digunakan untuk mentransmisikan daya listrik dari pulau kepulau, atau lebih

sering disebut sebagai kabel laut. Karena konstruksi ini lebih sering digunakan

untuk menstransmisikan daya listrik dari pulau ke pulau, maka keberadaan saluran

ini sangat riskan terjadi gangguan akibat arus bawah laut. (Gina, 2012)

10

2.2.2.3 Saluran Transmisi Berdasarkan Tegangan

a. Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) 200 kV – 500 kV

Pada umumnya digunakan pada pembangkitan dengan kapasitas di atas

500 MW. Tujuannya adalah agar drop tegangan dan penampang kawat dapat

direduksi secara maksimal, sehingga diperoleh operasional yang efektif dan

efisien.

Permasalahan mendasar pembangunan SUTET adalah: konstruksi tiang

(tower) yang besar dan tinggi, memerlukan tapak tanah yang luas, memerlukan

isolator yang banyak, sehingga pembangunannya membutuhkan biaya yang besar.

Pembangunan transmisi ini cukup efektif untuk jarak 100 km sampai dengan 500

km.

b. Saluran Udara Tegangan Tinggi (SUTT) 30 kV – 150 kV

Saluran udara tegangan tinggi (SUTT) memiliki tegangan operasi antara

30 kV sampai dengan 150 kV. Konfigurasi jaringan pada umumnya single atau

double sirkuit, dimana 1 sirkuit terdiri dari 3 phasa dengan 3 atau 4 kawat.

Biasanya hanya 3 kawat dan penghantar netralnya digantikan oleh tanah sebagai

saluran kembali. Apabila kapasitas daya yang disalurkan besar, maka penghantar

pada masing-masing phasa terdiri dari dua atau empat kawat (double atau

qudrapole) dan berkas konduktor disebut bundle conductor.

2.2.2.4 Komponen Utama Saluran Transmisi

Saluran transmisi tenaga listrik memiliki beberapa komponen utama yang

terdiri dari:

a. Menara Transmisi atau Tiang Transmisi

Pada suatu Sistem Tenaga Listrik, energi listrik yang dibangkitkan dari

pusat pembangkit listrik ditransmisikan ke pusat-pusat pengatur beban melalui

suatu saluran transmisi, saluran transmisi tersebut dapat berupa saluran udara atau

saluran bawah tanah, namun pada umumnya berupa saluran udara. Energi listrik

yang disalurkan lewat saluran transmisi udara pada umumnya menggunakan

kawat telanjang sehingga mengandalkan udara sebagai media isolasi antara kawat

penghantar tersebut dengan benda sekelilingnya, dan untuk menyanggah /

11

merentang kawat penghantar dengan ketinggian dan jarak yang aman bagi

manusia dan lingkungan sekitarnya, kawat-kawat penghantar tersebut dipasang

pada suatu konstruksi bangunan yang kokoh, yang biasa disebut menara / tower.

a. b.

Gambar 2.2. Jenis konstruksi menara saluran udara tegangan tinggi

(a) konstruksi menara beton (b) konstruksi menara baja

(Sumber: SPLN 121-1996)

b. Isolator

Jenis isolator yang digunakan pada saluran transmisi pada umumnya

adalah jenis porselin atau gelas yang berfungsi sebagai isolasi tegangan listrik

antara kawat penghantar dengan tiang.

Macam-macam isolator yang digunakan pada saluran udara tegangan

tinggi adalah sebagai berikut :

12

a. b.

c.

Gambar 2.3 Jenis isolator saluran udara tegangan tinggi

(a) Isolator renteng (b) Isolator batang panjang (c) Isolator tonggak saluran

(Sumber: SPLN 121-1996)

c. Konduktor (Conductor)

Kawat konduktor ini digunakan untuk menghantarkan listrik yang

ditransmisikan. Kawat konduktor untuk saluran transmisi tegangan tinggi ini

selalu tanpa pelindung/isolasi, hanya menggunakan isolasi udara. Jenis Konduktor

yang dipakai antara lain:

1. Tembaga (Cu)

2. Alumunium (Al)

3. Baja (Steel)

Di Indonesia, jenis yang sering dipakai adalah jenis alumunium dengan

campuran baja. Jenis-jenis penghantar Aluminium antara lain:

1. AAC (All-Alumunium Conductor), yaitu kawat penghantar yang seluruhnya

terbuat dari alumunium.

2. AAAC (All-Alumunium-Alloy Conductor), yaitu kawat penghantar yang

seluruhnya terbuat dari campuran alumunium.

3. ACSR (Alumunium Conductor Steel-Reinforced) Conductor, Steel-

Reinforced), yaitu kawat penghantar alumunium berinti kawat baja. Pada

umumnya SUTT maupun SUTET menggunakan konduktor jenis ACSR.

Konduktor jenis ACSR merupakan kawat berupa steel yang mempunyai kuat

mekanik tinggi, sedangkan bagian luarnya mempunyai konduktifitas tinggi.

13

4. ACAR (Alumunium Conductor, Alloy-Reinforced), yaitu kawat penghantar

alumunium yang di perkuat dengan logam campuran.

d. Kawat tanah (ground wire)

Kawat tanah atau ground wires, juga disebut sebagai kawat pelindung

(shield wires) gunanya untuk melindungi kawat-kawat penghantar atau kawat-

kawat fasa terhadap sambaran petir. Jadi kawat tanah ini dipasang diatas kawat

fasa. Sebagai kawat tanah dipakai kawat baja (steel wires).

2.2.3 Andongan (Sag)

Karena beratnya, maka penghantar yang direntangkan antara dua tiang

transmisi mempunyai bentuk lengkung tertentu ( catenary curve ) yang dapat

dinyatakan oleh persamaan-persamaan tertentu. Andongan dan tegangan tarik

pada suatu rentang kawat penghantar antar menara dalam saluran udara

dipengaruhi oleh faktor-faktor sebagai berikut : berat kawat per satuan panjang,

modulus elastisitas, koefisien perubahan panjang, ultimate strength, diameter

kawat, jarak antara dua menara ( span ), dan kondisi lingkungan sekitar yang

mungkin berpengaruh, misalnya angin, es, debu, dan suhu. Berat efektif

maksimum dari kawat penghantar adalah jumlah vektor dari berat vertikal dan

tekanan angin horisontal. Nilai andongan dapat dicari dengan menggunakan

pendekatan secara parabola berikut : (SPLN 121-1996).

..................................................................................... (2.1)

Dimana:

D = Andongan (m)

w = Berat kawat (Kg/m)

S = Jarak antar dua menara/span (m)

14

Gambar 2.4 Andongan atau lendutan tiang yang tingginya sama

Nilai andongan atau lendutan dengan tinggi tiang yang tidak sama, dapat

ditentukan dengan persamaan berikut: (SPLN 121-1996)

(

) ............................................................................. (2.2)

dimana

D = Andongan (m)

Do = Andongan dengan tinggi tiang yang tidak sama

T = Horisontal Tension (Kg)

H = Beda tinggi tiang (m)

Gambar 2.5 Andongan atau lendutan tiang yang tingginya tidak sama

15

2.2.4 Ruang Bebas dan Jarak Bebas Minimum Vertikal dan Horisontal

Pada SUTT dan SUTET

2.2.4.1 Jarak Bebas Minimum Vertikal Pada Saluran Udara Tegangan

Tinggi (SUTT) dan Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET)

Jarak terpendek secara vertikal antara konduktor SUTT atau SUTET

dengan permukaan bumi atau benda di atas permukaan bumi tidak boleh kurang

dari jarak yang telah ditetapkan demi keselamatan manusia, makhluk hidup dan

benda lainnya serta keamanan operasi SUTT dan SUTET. Jarak bebas minimum

vertikal pada SUTT dan SUTET berdasarkan SNI 04-6918-2002 dapat dilihat

pada tabel 2.1.

2.2.4.2 Jarak Bebas Minimum Horisontal Pada Saluran Udara Tegangan

Tinggi (SUTT) dan Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET)

Jarak terpendek secara horisontal antara konduktor SUTT atau SUTET

dengan permukaan bumi atau benda di atas permukaan bumi tidak boleh kurang

dari jarak yang telah ditetapkan demi keselamatan manusia, makhluk hidup dan

benda lainnya serta keamanan operasi SUTT dan SUTET. Jarak bebas minimum

horisontal pada SUTT dan SUTET berdasarkan SNI 04-6918-2002 dapat dilihat

pada tabel 2.2.

16

Tabel 2.1 Jarak Bebas Minimum Vertikal dari Konduktor (c) Berdasarkan SNI 04-6918-2002

No. LOKASI SUTT SUTET

66 kV

(m)

150 kV

(m)

275 kV

(m)

500 kV

(m)

1. Lapangan terbuka atau daerah

terbuka a

7,5 8,5 10,5 12,5

2

2.1 Daerah dengan keadaan

tertentu

4,5 5,0 7,0 9,0

2.2 Bangunan, jembatan b

tanaman/tumbuhan, hutan

4,5 5,0 7,0 9,0

2.3 Perkebunan b

8,0 9,0 11,0 15,0

2.4 Jalan/jalan raya/ rel kereta api

a

12,5 13,5 15,0 18,0

2.5 Lapangan umum a

SUTT lain, saluran udara

tegangan rendah (SUTR),

saluran udara tegangan

menengah (SUTM), saluran

udara

3,0 4,0 5,0 8,5

2.6 Komunikasi, antena dan

kereta gantung b

Titik tertinggi tiang kapal

pada kedudukan air pasang /

tertinggi pada lalu lintas air b

3,0 4,0 6,0 8,5

Catatan :

a Jarak bebas minimum vertikal dihitung dari permukaan bumi atau permukaan

jalan/rel.

b Jarak bebas minimum vertikal dihitung sampai titik tertinggi / terdekatnya.

17

Tabel 2.2 Jarak Bebas Minimum Horizontal dari sumbu Vertikal Menara/tiang Berdasarkan

SNI 04-6918-2002

No. Saluran

Udara

Jarak dari

sumbu

vertikal

menara /

tiang ke

konduktor

L (m)

Jarak

horizontal

akibat ayunan

konduktor H

(m)

Jarak Bebas

Impuls petir

(untuk SUTT)

atau jarak

bebas impuls

switsing (untuk

SUTET) I (m)

Total

L + H + I

(m)

Pembulatan

(m)

1 SUTT 66 kV

tiang baja

1,80 1,37 0,63 3,80 4,00

2 SUTT 66 kV

tiang beton

1,80 0,68 0,63 3,11 4,00

3 SUTT 66 kV

menara

3,00 2,74 0,63 6,37 7,00

4 SUTT 150

kV tiang

baja

2,25 2,05 1,50 5,80 6,00

5 SUTT 150

kV tiang

beton

2,25 0,86 1,50 4,61 5,00

6 SUTT 150

kV menara

4,20 3,76 1,50 9,46 10,00

7 SUTET 275

kV sirkit

ganda

5,80 5,13 1,80 12,73 13,00

8 SUTET 500

kV sirkuit

tunggal

12,00 6,16 3,10 21,26 22,00

9 SUTET 500

kV sirkuit

ganda

7,30 6,16 3,10 16,56 17,00

2.2.4.3 Ruang Bebas Pada SUTT dan SUTET

Ruang bebas adalah daerah yang dibentuk oleh jarak bebas minimum

vertikal dan horizontal pada SUTT dan SUTET, dimana pada daerah inilah

18

manusia, makhluk hidup dan bangunan tidak boleh ada di dalamnya. Gambar 2.6

merupakan gambar yang menunjukkan letak ruang bebas pada SUTT dan SUTET.

Gambar 2.6 Ruang Bebas Pada SUTT dan SUTET

(Sumber: SNI 04-6918-2002)

2.2.5 Pengukuran Tinggi Andongan ke Permukaan Tanah Dengan

Clinometer

Untuk dapat mengetahui tinggi andongan ke permukaan tanah dapat

menggunakan alat yang bernama clinometer. Clinometer merupakan alat untuk

mengukur ketinggian suatu benda yang bekerja dengan mengukur sudut elevasi

yang dibentuk antara garis datar dengan sebuah garis yang menghubungkan

sebuah titik pada garis datar tersebut dengan titik puncak suatu obyek. Clinometer

dapat dibuat secara sederhana dengan menggunakan alat – alat sebagai berikut :

19

1. Busur derajat

2. Kayu

3. Tongkat kayu

Langkah – langkah untuk membuat clinometer adalah sebagai berikut :

1. Pasangkan busur derajat dengan penggaris pada tongkat kayu yang tingginya

sudah ditentukan, fungsi tongkat kayu ini adalah untuk penyangga dari busur

derajat

2. Kayu yang berfungsi untuk menunjukkan sudut yang ditunjukkan oleh busur

derajat.

Gambar 2.7 Clinometer Sederhana

Langkah – langkah untuk melakukan pengukuran menggunakan clinometer adalah

sebagai berikut :

20

1. Ukur jarak pengamat dengan objek yang akan diukur.

2. Pengamat membidik sasaran yang akan diukur tingginya menggunakan lubang

yang terdapat pada clinometer.

3. Periksalah dengan cermat letak sudut yang ditunjukkan oleh busur derajat

pada ujung kayu penunjuk. Dari pengamatan ini akan diperoleh sudut elevasi

dari tinggi benda yang dimaksud.

4. Dari pengukuran dilapangan diperoleh nilai jarak objek dengan pengamat (P),

tinggi pengamat dari permukaan tanah sampai mata (X) dan sudut elevasi (α).

Gambar 2.8 Ilustrasi Pengukuran Ketinggian Suatu Benda menggunakan Clinometer Sederhana

Untuk menentukan tinggi objek (Z) tersebut dapat dilakukan dengan

menggunakan persamaan trigonometri berikut :

............................................................... (2.3)

Dimana :

Z = tinggi objek

X = tinggi tongkat pengamat dari permukaan tanah

Tan α = sudut elevasi

P = jarak pengamat dengan objek

21

2.2.6 Perhitungan Kesalahan Literatur, Standar Deviasi dan Kesalahan

Relatif

2.2.6.1 Kesalahan Literatur

Kesalahan data yang melenceng dari literatur merupakan hal yang pasti

terjadi. Angka – angka kesalahan pengujian harus disertakan dalam memberikan

penilaian yang wajar terhadap hasil percobaan. Kesalahan literatur adalah suatu

penilaian seberapa besar data hasil percobaan tersebut presisi terhadap literatur

yang seharusnya. Kesalahan literatur dapat dihitung dengan rumus :

| |

..(2.4)

2.2.6.2 Standar Deviasi

Nilai standar deviasi diguakan untuk mengetahui nilai penyimpangan data

pada setiap pengujian. Nilai standar deviasi dapat dihitung dengan rumus :

√

∑ ̅

........................................................... (2.5)

2.2.6.3 Kesalahan Relatif

Kesalahan relatif adalah suatu tingkat kesalahan pada suatu pengujian

yang berulang, di mana hasil pengujian pada tiap nomor pengujian tidak mungkin

akan selalu berada pada garis lurus atau tetap, tetapi pasti terdapat suatu

penyimpangan hasil pengujian atau dengan nama lain standar deviasi. Kesalahan

relatif didapat dari pembagian antara standard deviasi dengan nilai rerata

pengujian seperti pada rumus berikut :

........................... (2.6)

2.2.7 Jarak Antar Kawat

Jarak antar kawat konduktor dipengaruhi oleh beberapa hal, terutama hal-

hal mekanis dari kawat konduktor. Bahan material dan diameter konduktor harus

diperhatikan dalam perhitungan, karena untuk konduktor yang kecil, khususnya

22

yang terbuat dari aluminium, memiliki berat yang lebih ringan, sehingga jika

terdapat tekanan angin akan lebih mengayun secara vertical dibandingkan dengan

konduktor dengan luas penampang yang lebih besar dan bahan yang lebih berat.

Biasanya konduktor akan mengayun secara sinkron dengan angin, tetapi untuk

span yang panjang dan kawat yang kecil, ada kemungkinan konduktor mengayun

dengan tidak sinkron, dan ukuran konduktor serta andongan maksimum pada titik

tengah span adalah faktor yang harus diperhitungkan dalam menentukan jarak

antar kawat konduktor. (Sumarsono, 2009)

Perhitungan jarak minimum antar kawat konduktor yang telah berhasil

dalam pengujiannya, salah satu diantaranya adalah metode perhitungan menurut

VDE (Verbandes Deutscher Electrotechnischer) adalah sebagai berikut :

√

................................................................. (2.7)

dimana :

a = jarak antar kawat dalam m

V = tegangan dalam kV

D = andongan dalam m

2.2.8 Pengaruh Bumi terhadap Kapasitansi Saluran

Bumi merupakan penghantar sempurna yang kehadirannya dapat

mengubah medan listrik saluran. Sebagai contoh, dapat ditinjau saluran 3 fasa 3

kawat pada sebuah penghantar atas tiang tunggal dengan jalur kembali melalui

bumi (Gambar2.9). Bumi dapat digantikan dengan suatu penghantar khayal yang

bermuatan di bawah permukaan bumi pada jarak yang sama dengan penghantar

asli di atas bumi.

23

Gambar 2.9 Saluran 3 fasa dengan bayangannya

(Sumber: Hermagansatos, 1994)

Sehingga muatan dari konduktor (Q) dapat ditentukan melalui tegangan

(V) dan koefisien potensial Maxwell (P), dengan persamaan (Hermagansatos,

1994) :

[ ] [ ][ ] Volt .............................................................. (2.8)

Sehingga :

[ ] [ ] [ ] [ ][ ] coloumb ................................... (2.9)

Elemen matrik P adalah :

[

⁄ ] .................................................... (2.10)

[

⁄ ] ................................................... (2.11)

........................................................................ (2.12)

Dimana :

Paa = koefisien sendiri potensial Maxwell konduktor a.

Pab = koefisien sendiri potensial Maxwell konduktor a dan b.

Ha = tinggi konduktor a di atas tanah.

24

da = diameter konduktor a.

= konstanta dielektrik.

Lab = jarak antara konduktor a dan b.

LIab = jarak antara konduktor a dan b bayangan.

Untuk n saluran transmisi, maka didapatkan matrik koefisien potensial Maxwell

sebagai berikut :

[ ]

[

]

V/C ...................................... (2.13)

Dari matrik koefisien potensial Maxwell pada persamaan (2.10), diperoleh

matrik kapasitansi saluran dengan menginverskan persamaan matrik potensial

tersebut.

[ ] [ ]

[

]

V/C ....................... (2.14)

Sedangkan matrik tegangan konduktor ditentukan oleh urutan fasanya

(dengan menggunakan operator a). maka matrik 1 kolom tegangan fasa ke netral

(untuk rangkaian 3 fasa), dapat dituliskan sebagai berikut :

[

] √

⁄ [

√

√

] V ........................................... (2.15)

Dimana : V = tegangan fasa ke fasa

25

2.2.9 Medan Listrik

2.2.9.1 Pengertian Medan Listrik

Medan Listrik merupakan daerah atau ruang disekitar benda yang

bermuatan listrik dimana jika sebuah benda bermuatan lainnya diletakkan pada

daerah itu masih mengalami gaya elektrostatis. Gaya elektrostatis adalah gaya

yang timbul pada dua benda yang memiliki muatan listrik statik. Jika muatannya

sama atau sejenis maka akan saling menolak sementara jika muatannya

berlawanan jenis maka akan saling menarik. Arah medan listrik dari suatu benda

bermuatan listrik dapat digambarkan menggunakan garis-garis gaya listrik.

Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik dengan arah keluar dari muatan

tersebut. Adapun, sebuah muatan negatif memiliki garis gaya listrik dengan arah

masuk ke muatan tersebut.

Menurut Faraday suatu medan listrik keluar dari setiap muatan dan

menyebar ke seluruh ruangan. Untuk memvisualisasikan medan listrik, dilakukan

dengan menggambarkan serangkaian garis untuk menunjukkan arah medan listrik

pada berbagai titik di ruang, yang disebut garis-garis gaya listrik. Untuk lebih

jelasnya lihatlah gambar 2.10.

a. b.

Gambar 2.10 (a) Garis Gaya Listrik bermuatan Positif (b) Garis Gaya Listrik Bermuatan Negatif

(Sumber: Priyambodo dan Jati. 2009)

Gambar a merupakan partikel bermuatan positif. Garis-garis yang keluar

dari partikel a disebut dengan medan listrik. Arah medan listrik pada gambar a

keluar dari partikel bermuatan positif. Sedangkan pada gambar b, merupakan

partikel bermuatan negatif, sama dengan gambar a garis-garis yang ada pada

gambar b merupakan medan listrik. Bedanya dengan partikel bermuatan positif,

26

arah medan listrik pada partikel bermuatan negatif menuju pusat arah partikel.

Dengan demikian, maka dapat dijelaskan bagaimana dua partikel yang sejenis

tolak-menolak dan partikel yang lain jenis tarik-menarik, seperti yang ditunjukan

gambar 2.11.

a. b.

Gambar 2.11. Garis-garis Gaya Listrik (a) Garis Gaya Listrik Dengan Interaksi Dua Partikel

Yang Berlainan Jenis (b) Garis Gaya Listrik Dengan Partikel Yang Muatanya Sama

(Sumber: Halliday dkk, 2009)

Gambar a merupakan interaksi dua partikel yang berlainan jenis.

Perhatikan garis medan listriknya, garis dari partikel postif menuju partikel

negatif. Sedangkan pada gambar b merupakan partikel yang muatannya sama.

Garis medan listrik pada partikel tersebut saling menjauh satu sama lain. Sehingga

kedua partikel tersebut saling tolak-menolak.

Kuat medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah,

maka penjumlahan antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan

penjumlahan vektor. Arah medan listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik

adalah keluar atau meninggalkan muatan tersebut. Adapun arah medan listrik dari

sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju ke muatan

tersebut.

Medan listrik pada suatu konduktor terjadi jika suatu konduktor dialiri

tegangan pada ujung-ujungnya, maka akan menghasilkan medan gaya disekitar

penghantar tersebut. Medan gaya yang dihasilkan inilah yang disebut medan

listrik. Bentuk medan listrik pada sebuah konduktor dapat dinyatakan oleh garis

khayal atau atau garis gaya listrik (gambar 2.12).

27

Gambar 2.12 Medan listrik pada permukaan konduktor tunggal yang bertegangan

Sumber: Priyambodo dan Jati. 2009)

2.2.9.2 Kuat Medan Listrik

Kuat medan listrik adalah gaya elektrostatik yang di alami oleh suatu

muatan positif yang diletakkan di titik tertentu setiap satuan muatannya.

Didefinisikan sebagai hasil bagi gaya listrik yang bekerja pada suatu muatan uji

dengan besar muatan uji tersebut. Sehingga kuat medan listrik dibawah saluran

transmisi dapat menggunakan persamaan 2.16. (Hyat, 1991)

Besar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat

medan listrik. Jika dalam sebuah daerah ruang, sebuah muatan uji q mengalami

sebuah gaya F, maka daerah itu dicirikan oleh sebuah medan listrik yang kuat

medan listriknya E.

........................................................................... (2.16)

a. Kuat Medan Listrik Di Sekitar Saluran Transmisi

Untuk menentukan besar kuat medan listrik disekitar saluran transmisi,

digunakanlah metode bayangan. Pada metode ini dijelaskan bahwa medan listrik

diatas bumi dipengaruhi oleh muatan saluran dan bayangannya sebagai akibat

pengaruh bumi (saluran transmisi dianggap tak terhingga). Bila terdapat “n” buah

saluran, maka kuat medan listrik disuatu titik merupakan penjumlahan dari kuat

medan akibat masing-masing saluran beserta bayangannya. (Prasetyo, 2004)

28

Gambar 2.13 Kuat medan listrik di titik P, dibawah saluran transmisi.

Kuat medam listrik di titik “P” pada gambar 2.13 diatas, dinyatakan oleh

persamaan berikut (Transmission line reference book, 1982) :

N/C ................................................... (2.17)

Ex1 dan Ey1 masing-masing diberikan oleh:

[

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

] N/C ........................ (2.18)

[

( )

( ) ( )

( )

( ) ( )

] N/C ........................ (2.19)

Dimana:

Ex1 = kuat medan listrik untuk komonen horisontal (N/C)

Xy1 = kuat medan listrik untuk komponen vertikal (N/C)

Q1 = muatan konduktor l (C)

X1, Y1 = koordinator konduktor (m)

Xp, Yp = koordinator pengamatan (m)

= konstanta dielektrik (C2/Nm

2)

29

Komponen horisontal dan vertikal, EX dan EY dari medan listrik dihitung dengan

menjumlahkan vektor kuat medan listrik dari masing-masing muatan titik.

N/C ........................................................ (2.20)

N/C ........................................................ (2.21)

b. Kuat Medan Listrik Di Permukaan Tanah

Persamaan (2.20) dan (2.21) adalah untuk menentukan kuat medan listrik

secara umum. Dalam kondisi kuat medan listrik diatas permukaan tanah, terdapat

kesamaan dalam komponen x, sehingga persamaannya akan menjadi lebih

sederhana. Medan listrik diatas permukaan tanah dinyatakan sebagai vector

vertikal kuat medan. Medan yang dihasilkan di titik P diatas permukaan tanah

oleh muatan Q1 pada konduktor 1, dinyatakan oleh persamaan (Transmission line

reference book, 1982) :

( )

N/C....................................................... (2.22)

2.2.10 Teori Maxwell

Menurut teori Maxwell tentang gelombang elektromagnetik bahwa cahaya

adalah suatu bentuk radiasi gelombang elektromagnetik. Gelombang

elektromagnetik dihasilkan oleh muatan yang dipercepat terdiri dari medan

magnet (B) dan Medan listrik (E) yang bergetar saling tegak lurus serta keduanya

tegak lurus arah perambatan gelombang. Sehingga gelombang elektromagnetik

temasuk gelombang transversal.

Dengan Teori Maxwel tentang gelombang ekektromagnetik, Maxwell

menghitung cepat rambat gelombang elektromagnetik dengan persamaan 2.23.

√ .............................................................................. (2.23)

Dimana:

C = cepat rambat gelombang elektromagnetik

μₒ = permeabilitas ruang hampa = 4π x 10-7

Wb/Am

Ԑₒ = permitivitas ruang hampa = 8,85418 x 10-12

C2/Nm

2

30

Dengan memasukkan harga μₒ dan Ԑₒ diatas maka di peroleh cepat rambat

gelombang elektromagnetik sebesar C = 3 x 108 m/s. Nilai tersebut ternyata sesuai

dengan cepat rambat cahaya dalam ruang hampa. Dengan hasil ini maka Maxwell

mengatakan bahwa cahaya termasuk gelombang elektromagnetik. Seperti

gelombang mekanik maka cahaya mengalami gejala gelombang pada umumnya

yaitu refleksi (pemantulan), refraksi (pembiasan), interferensi, difraksi serta

polarisasi.

Dengan Teori Maxwel tentang gelombang ekektromagnetik

menyimpulkan bahwa sifat-sifat gelombang elektromagnetik adalah sebagai

berikut:

a. Perubahan medan listrik dan medan magnet terjadi pada saat yang

bersamaan sehingga kedua medan memiliki harga maksimum dan

minimum pada saat yang sama dan pada tempat yang sama.

b. Arah medan listrik dan medan magnet saling tegak lurus dan keduanya

tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

c. Gelombang elektromagnetik merupakan gelombang tranversal.

d. Mengalami peristiwa pemantulan, pembiasan, interferensi, difraksi juga

polarisasi.

e. Tidak dipengaruhi oleh medan listrik dan medan magnet karena

gelombang elektromagnetik tidak memiliki muatan.

f. Kecepatan dalam ruang hampa sama dengan kecepatan di udara 3x108 m/s.

2.2.11 Standar Ambang Batas Medan Listrik

2.2.11.1 Berdasarkan SPLN-112-1994

Berdasarkan SPLN-112-1994 pada Pasal 3 mengenai ambang batas kuat

medan listrik dan induksi medan magnet untuk melindungi manusia bahwa

ambang batas nilai efektif kuat medan listrik (Eb) secara terus menerus adalah Eb

= l0 kV/m. Diukur/dihitung pada ketinggian 1 meter di atas permukaan tanah pada

medan yang tidak terganggu. Serta ambang batas nilai efektif induksi medan

magnet (Bb) secara terus menerus adalah Bb = 0,5 mT. Diukur/dihitung pada

ketinggian 1 m di atas tanah pada medan yang tidak terganggu.

31

2.2.11.2 Berdasarkan Rekomendasi SNI 04-6950-2003

Badan Standarisai Nasional tentang Saluran Udara Tegangan Tinggi

(SUTT) dan Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi (SUTET) - Nilai Ambang

Batas Medan Listrik dan Medan Magnet. Standar ini berlaku sebagai pedoman

untuk menetapkan ruang batas dan jarak bebas minimum pada Saluran Udara

Tegangan Tinggi (SUTT) dan Saluran Udara Tegangan EkstraTinggi (SUTET).

Standar ini berlaku untuk SUTT dengan tegangan nominal 66 kV dan 150 kV

serta SUTET dengan tegangan nominal 275 kV dan 500 kV di Indonesia, balk

dengan menggunakan menara baja maupun tiang baja/beton.

Tabel 2.3 Rekomendasi SNI 04-6950-2003 Untuk Batas Pemaparan Terhadap Medan Listrik Dan

Medan Magnet Yang Berlaku Pada Lingkungan Kerja Dan Umum Untuk Frekuensi

50/60 Hz

Klasifikasi

Kuat Medan

Listrik Kuat Medan Magnit

(kV/m) (mT)

Yang berhubungan

dengan pekerjaan

Seluruh hari kerja 10 0.5

Jangka pendek 30 a)

5 b)

Hanya pada lengan - 25

Yang berhubungan

dengan masyarakat

umum

Sampai 24 jam/hari c)

5 0.1

Beberapa jam/harid)

10 1

Catatan:

a. Durasi pemaparan untuk kuat medan listrik antara 10-30 kV/m dapat dihitung dengan rumus :

t ≤ 80/ E dimana t = lama exposure (jam) dan E = Kuat medan listrik (kV/m)

b. Durasi pemaparan maksimum per hari adalah 2 jam

32

c. Pembatasan ini berlaku untuk ruang terbuka dimana anggota masyarakat umum dapat secara

wajar diperkirakan menghabiskan sebagian besar waktu selama satu hari, seperti misalnya

kawasan rekreasi, lapangan untuk bertemu dan lain-lain yang semacam itu.

d. Nilai kuat medan listrik dan kuat medan magnet dapat dilampaui untuk durasi beberapa

menit/hari asalkan diambil tindakan pencegahan untuk mencegah efek kopling tak langsung.

2.2.11.3Berdasarkan Rekomendasi WHO 1990

WHO pada tahun 1990 memberikan rekomendasi untuk nilai ambang

batas medan listrik seperti terlihat pada tabel 2.4 berikut:

Tabel 2.4 Nilai Ambang Batas Medan Listrik Berdasarkan Rekomendasi WHO 1990

Intensitas Medan Listrik Lama Exposure per 24 jam

(kV/m) yang diperbolehkan (menit)

5 Tidak Terbatas

10 180

15 90

20 10

25 5

Bagi masyarakat umum, WHO 1990 merekomendasikan tingkat

pemaparan maksimum adalah 5 kV/m untuk medan listrik.

2.2.12 Potensi Gangguan Kesehatan Akibat Paparan Medan Listrik

Menurut INIRC (International Non Ionizing Radiation Committee) dari

International Radiation Protection Association (IRPA), nilai medan listrik dan

medan magnet yang merupakan ciri kondisi paparan tidak terganggu (unperturbed

electric and magnetic fields) adalah medan yang apabila semua benda

dihilangkan, karena medan listrik pada umumnya akan terganggu jika berada di

dekat permukaan suatu benda.

Efek biologis dikaitkan dengan paparan medan pada permukaan tubuh,

medan-medan induksi yang mengakibatkan pengaliran arus dan rapat arus yang

diinduksi dalam tubuh, sehingga kriteria yang dipakai dalam penentuan batas

33

paparan biasanya adalah rapat arus yang diinduksi dalam tubuh. Arus-arus induksi

dalam tubuh tidak dapat dengan mudah diukur secara langsung, sehingga batasan-

batasan dalam kuat medan listrik (E) yang tidak terganggu dan rapat fluks

magnetik (B) diturunkan dari nilai kriteria induksi. Medan listrik yang tidak

terganggu dengan kuat medan sebesar 10 kV/m akan menginduksi rapat arus

efektif kurang dari 4 mA/m2

dengan rata-rata pengaliran arus di seluruh tubuh

manusia. Rapat fluks magnetik sebesar 0,5 mT pada frekuensi 50/60 Hz akan

menginduksi rapat arus efektif sekitar 1 mA/m2

pada keliling suatu loop jaringan

tubuh yang berjejari 10 cm.

UNEP (United Nations Environmental Programme), WHO (World Health

Organization) dan IRPA pada tahun 1987 mengeluarkan pernyataan tentang nilai

rapat arus induksi dengan efek-efek biologisnya yang ditimbulkan oleh paparan

pada seluruh tubuh manusia:

a. 1 - 10 mA/m2

, tidak menimbulkan efek biologis berarti.

b. 10 - 100 mA/m2

, menimbulkan efek biologis yang berarti, termasuk efek pada

sistem penglihatan dan saraf.

c. 100 - 1000 mA/m2

, menimbulkan stimulasi pada jaringan-jaringan yang dapat

dirangsang dan berbahaya bagi kesehatan.

d. > 1000 mA/m2

, dapat menimbulkan gangguan pada jantung, berupa irama

ekstrasistole dan fibrilasi ventricular

Secara umum, potensi gangguan kesehatan akibat radiasi elektromagnetik

pada manusia, berupa efek jangka panjang, berupa potensi proses degeneratif dan

keganasan (kanker) serta efek hipersensitivitas, dengan berbagai manifestasinya.

Potensi terjadinya proses degeneratif dan keganasan tergantung batas paparan

medan listrik dan medan magnet dalam satuan waktu. Sedangkan efek

hipersensitivitas tidak harus tergantung pada batas paparan.

Radiasi elektromagnetik berpotensi menimbulkan gangguan kesehatan

tertentu. Berbagai potensi gangguan kesehatan tersebut adalah sebagai berikut:

a. Sistem darah, berupa leukemia dan limfoma malignum.

34

b. Sistem reproduksi laki-laki, berupa infertilitas.

c. Sistem saraf, berupa degeneratif saraf tepi.

d. Sistem kardiovaskular, berupa perubahan ritme jantung.

e. Sistem endokrin, berupa perubahan metabolisme hormon melatonin.

f. Psikologis, berupa neurosis dan gangguan irama sirkadian.

g. Hipersensitivitas.

Potensi gangguan terhadap sistem darah, kardiovaskular, reproduksi dan

saraf, memerlukan waktu yang panjang dan tidak dapat dirasakan atau diamati

dalam waktu pendek. Sedangkan potensi gangguan pada sistem hormonal,

psikologis dan hipersensitivitas, umumnya dapat terjadi dalam waktu pendek.

Manifestasi gangguan dalam waktu pendek, biasanya berupa berbagai keluhan.

Keluhan yang paling banyak dikemukakan oleh penduduk yang bertempat tinggal

di bawah SUTET adalah sakit kepala, pening dan keletihan menahun. (Anies,

2007)