Feedback

Pengaruh Konfigurasi Kawat Penghantar Saluran Transmisi Sirkuit Ganda (Double Circuit ) Terhadap Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi.

Informasi dokumen
PENGARUH KONFIGURASI KAWAT PENGHANTAR SALURAN TRANSMISI SIRKUIT GANDA (DOUBLE CIRCUIT) TERHADAP KUAT MEDAN LISTRIK DI BAWAH SALURAN TRANSMISI OLEH : NAMA : KRISTIAN EKAWALTA GINTING NIM : 060402017 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara ABSTRAK Medan listrik di bawah Saluran Transmisi Tenaga Listrik tergantung kepada konfigurasi kawat penghantar dan ketinggian kawat penghantar di atas tanah. Apabila konfigurasi kawat penghantar berubah, maka kuat medan listrik di bawahnya juga berubah. Tugas Akhir ini akan meneliti pengaruh perubahan konfigurasi tersebut terhadap kuat medan listrik di bawah transmisi. i Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus atas kasih dan penyertaan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : PENGARUH KONFIGURASI KAWAT PENGHANTAR SALURAN TRANSMISI SIRKUIT GANDA (DOUBLE CIRCUIT ) TERHADAP KUAT MEDAN LISTRIK DI BAWAH SALURAN TRANSMISI Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Bonggas L. Tobing sebagai Dosen Pembimbing Pembimbing Akhir penulis yang sangat besar bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, 2. Bapak Ir. Thalib Pasaribu (Alm.) sebagai Dosen Wali penulis selama menyelesaikan pendidikan di kampus USU, 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M,Si sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, 4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, 5. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU, 6. Kedua orang tua penulis, Herman Newton Ginting dan Erna Edita br. Tarigan yang tidak pernah berhenti memberi dukungan, semangat dan doanya kepada penulis dengan segala pengorbanan dan kasih sayang yang tidak ternilai besarnya, 7. Saudara saudari penulis, Yosua Eliasta Ginting dan Erina Bibina br. Ginting yang selalu mendukung saya, dan ii Universitas Sumatera Utara 8. Teman-teman stambuk 2006 yang tidak bisa penulis sebutkan namanya satu persatu, atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini. Akhir kata semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terima Kasih. Medan, September 2011 Penulis iii Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI Abstrak. i Kata Pengantar. ii Daftar Isi. iv Daftar Gambar. vi BAB I PENDAHULUAN I. 1 Latar Belakang. 1 I. 2 Tujuan dan Manfaat Penulisan. 1 I. 3 Batasan Masalah. 1 I. 4 Metode Penelitian. 2 I. 5 Sistematika Penulisan. 3 BAB II MEDAN LISTRIK DI SEKITAR KONDUKTOR SILINDER II. 1 Hukum Coulomb. 5 II. 2 Intensitas Medan Listrik. 7 II. 3 Prinsip Superposisi Medan Listrik. 8 II. 4 Potensial Listrik. 10 II. 5 Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Sekitar Konduktor Silinder. 13 BAB III MEDAN LISTRIK DI BAWAH SALURAN TRANSMISI III. 1 Tegangan Transmisi dan Rugi-Rugi Daya. 18 III. 2 Masalah Penerapan Tegangan Tinggi pada Transmisi. 19 III. 3 Kuat Medan Listrik di Bawah Saluran Transmisi. 21 III. 4 Optimized Double Circuit Line ( ODCL ) . 29 iv Universitas Sumatera Utara BAB IV KUAT MEDAN LISTRIK DI BAWAH SALURAN TRANSMISI 275 kV GALANG-BINJAI IV. 1 Umum. 31 IV. 2 Konstruksi Menara . 31 IV. 3 Perhitungan Kuat Medan Listrik. 32 IV. 3 Analisa Data. 40 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V. 1 Kesimpulan. 44 V. 2 Saran. 44 Daftar Pustaka. 45 Lampiran v Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR BAB II Gambar 2. 1 Arah gaya pada muatan listrik yang saling berdekatan.6 Gambar 2. 2 Vektor medan gaya suatu muatan titik. 7 Gambar 2. 3 Prinsip superposisi pada medan listrik. . 9 Gambar 2.4 lintasan muatan Q sejajar terhadap medan listrik E yang uniform 10 Gambar 2. 5 lintasan muatan Q berpotongan dengan medan listrik E yang uniform dan membentuk sudut θ . . 11 Gambar 2. 6 lintasan perpindahan berbentuk kurva dalam medan listrik yang uniform . 12 Gambar 2. 7 Muatan garis sepanjang 2a. 13 Gambar 2. 8 Medan listrik pada konduktor silinder. 16 BAB III Gambar 3. 1 Kurva hubungan biaya dan tegangan transmisi. 21 Gambar 3. 2 Konstruksi menara tunggal saluran transmisi tegangan tinggi. 21 Gambar 3. 3 Kuat medan listrik di titik P. 22 Gambar 3. 4 Pendekatan dengan menggunakan tinggi rata-rata kawat penghantar diatas permukaan tanah Gambar 3. 4 Jenis menara transmisi sirkuit ganda. 29 vi Universitas Sumatera Utara BAB IV Gambar 4.1 Jarak suatu titik terhadap tiap-tiap kawat penghantar. 32 Gambar 4. 2 Sumbu menara transmisi menjadi sumbu acuan untuk menghitung kuat medan listrik pada titik sejauh x meter dari menara transmisi. 34 Gambar 4. 3 Posisi titik uji A (-13,1), B (0,1), dan C (13,1) . 38 Gambar 4. 4 Tampilan program penghitung kuat medan listrik di bawah saluran transmisi. 39 vii Universitas Sumatera Utara ABSTRAK Medan listrik di bawah Saluran Transmisi Tenaga Listrik tergantung kepada konfigurasi kawat penghantar dan ketinggian kawat penghantar di atas tanah. Apabila konfigurasi kawat penghantar berubah, maka kuat medan listrik di bawahnya juga berubah. Tugas Akhir ini akan meneliti pengaruh perubahan konfigurasi tersebut terhadap kuat medan listrik di bawah transmisi. i Universitas Sumatera Utara BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Kuat medan listrik yang besar berbahaya bagi manusia. Saluran transmisi tegangan tinggi menghasilkan kuat medan listrik yang besar di bawah saluran transmisi. Oleh karena itu kuat medan listrik yang timbul di bawah saluran transmisi harus diusahakan sekecil mungkin. Salah satu cara untuk itu adalah dengan menata konfigurasi kawat penghantar saluran transmisi. Pemilihan tipe konfigurasi kawat penghantar yang tepat akan menghasilkan kuat medan listrik yang kecil di bawah saluran transmisi. I.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mendapatkan suatu tipe konfigurasi kawat penghantar yang menghasilkan kuat medan listrik paling kecil di bawah saluran transmisi. Manfaat dari tugas akhir ini adalah tipe konfigurasi kawat penghantar yang menghasilkan kuat medan listrik paling kecil di bawah saluran transmisi dapat diaplikasikan pada saluran transmisi. I.3 Batasan Masalah Mengingat perhitungan kuat medan listrik adalah hal yang cukup rumit dan cukup luas, maka perlu dibuat beberapa batasan. Adapun batasan masalah Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1 Universitas Sumatera Utara 1. Saluran transmisi yang diamati adalah saluran transmisi AC sirkuit ganda (double circuit). 2. Saluran transmisi yang diamati adalah Perencanaan pembangunan SUTET 275 kV 50 Hz Galang-Binjai. 3. Mengingat panjangnya SUTET 275 kV Galang-Binjai yang akan dibangun, maka dipilih gawang di antara menara 7 dan 8 untuk diamati. Gawang antara menara 7 dan 8 dipilih karena permukaan tanah pada gawang ini lebih rata dibandingkan permukaan tanah pada gawang lainnya. 4. Susunan kawat penghantar SUTET sirkuit ganda adalah sbb: A B Gambar 1. Susunan Kawat Penghantar Saluran Transmisi 5. Ketinggian titik yang dihitung kuat medan listriknya adalah 1 m diatas permukaan tanah, dan berada di tengah-tengah gawang transmisi. 6. Tugas Akhir ini mengabaikan faktor permitivitas udara ε, temperatur udara, dan tekanan udara yang mempengaruhi kuat medan listrik. I.5 Metode penelitian Metode penelitian yang digunakan dalam menyusun Tugas Akhir ini adalah sbb : a. Studi Literatur Mempelajari dan memahami buku-buku dan jurnal yang telah ada untuk dijadikan sebagai acuan dan referensi untuk teori tentang kuat medan 2 Universitas Sumatera Utara listrik, serta cara menghitung kuat medan listrik di bawah saluran transmisi. b. Pengumpulan Data Metode ini berupa pengambilan data saluran transmisi 275 kV GalangBinjai yang diperlukan untuk menghitung kuat medan listrik di bawah saluran transmisi. Data yang akan diambil adalah; tegangan kerja saluran transmisi, jarak antara kawat penghantar dengan tanah, dan diameter kawat penghantar. c. Analisis Kuat Medan Listrik Metode ini berupa perhitungan kuat medan listrik dengan menggunakan data-data yang diperoleh dari lapangan. Perhitungan dilakukan dengan bantuan program MATLAB. Dan nantinya akan didapat hasil perhitungan kuat medan listrik untuk tiap jenis konfigurasi kawat penghantar saluran transmisi sirkuit ganda. Dan juga nanti akan diketahui jenis konfigurasi kawat yang menghasilkan kuat medan listrik paling kecil dan paling besar di bawah penghantar saluran transmisi. I.6 Sistematika Penulisan Penulisan Tugas Akhir ini ditulis dan disusun dalam urutan sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Bagian ini berisikan latar belakang, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode penelitian, dan sistematika penulisan. 3 Universitas Sumatera Utara BAB II KUAT MEDAN LISTRIK DI SEKITAR KONDUKTOR SILINDER Bagian ini memberikan gambaran singkat mengenai prinsip-prinsip dasar elektrostatika yang berkaitan dengan intensitas medan listrik, prinsip superposisi, dan potensial listrik. Kemudian dari prinsipprinsip dasar tersebut diturunkan suatu persamaan untuk menghitung kuat medan listrik di sekitar konduktor silinder. BAB III KUAT MEDAN LISTRIK DI BAWAH SALURAN TRANSMISI Bagian ini menjelaskan tentang pemakaian tegangan tinggi dan rugirugi daya, masalah akibat penerapan tegangan tinggi pada saluran transmisi, penjelasan proses menghitung kuat medan listrik di bawah saluran transmisi, dan tentang Optimized Double Circuit Line (ODCL). Proses inilah yang akan digunakan sebagai dasar untuk menyusun bahasa pemrograman dengan menggunakan software MATLAB. BAB IV KUAT MEDAN LISTRIK DI BAWAH SALURAN TRANSMISI 275 kV GALANG-BINJAI Bab ini memaparkan tentang perhitungan kuat medan listrik akibat pengaruh dari perubahan konfigurasi kawat penghantar pada saluran transmisi dengan bantuan program MATLAB. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bagian ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran dari penulisan Tugas Akhir ini. 4 Universitas Sumatera Utara BAB II MEDAN LISTRIK DI SEKITAR KONDUKTOR SILINDER II. 1 Hukum Coulomb Charles Augustin Coulomb (1736-1806), adalah orang yang pertama kali yang melakukan percobaan tentang muatan listrik statis. Dari hasil percobaannya, Coulomb menyatakan bahwa gaya F antara dua muatan Q1 dan Q2, berbanding lurus dengan besar muatan, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak R antara dua muatan tersebut. Secara matematis persamaannya dapat ditulis : F k Q1Q2 R2 (Newton) (2.1) Dimana k adalah suatu nilai konstanta. Dalam Sistem Internasional (SI), nilai konstanta k diberikan oleh: k 4 1 (2.2) dimana ε merupakan permitivitas medium di sekitar muatan. Satuan SI untuk permitivitas adalah Farad per meter (Fm-1). Permitivitas ruang hampa adalah:  0  8.85  10 12 Fm 1  8.85 pFm 1  1 1  10 9 Fm 1  nFm 1 36 36 Permitivitas udara nilainya mendekati permitivitas ruang hampa. Gaya merupakan besaran vektor, oleh sebab itu, gaya memiliki besar dan arah. Jika Persamaan (2.1) ditulis sebagai persamaan vektor dengan mensubstitusikan nilai k, maka diperoleh: 5 Universitas Sumatera Utara F  rˆ. r 2 4 Q1Q2 (2.3) F = gaya (Newton) Dimana : = vektor satuan yang searah dengan garis yang menghubungkan kedua muatan Q1 = muatan 1 (Coulomb) Q2 = muatan 2 (Coulomb) ε = permitivitas medium di sekitar muatan (Fm-1) r = jarak di antara kedua muatan (m) Rumus di atas merupakan rumus vektoris Hukum Coulomb secara lengkap dalam satuan SI. Arah gaya yang timbul pada muatan listrik mengikuti arah garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut dan juga di tentukan oleh kedua jenis muatan tersebut, seperti yang tergambar pada gambar 2.1. Pada gambar 2.1(a), gaya mengarah ke luar (gaya tolak) jika kedua muatan sejenis, gambar 2.1(b), gaya mengarah ke dalam (gaya tarik) jika kedua muatan berbeda jenis. R F12 + Q2 + Q1 F21 (a) F12 + Q1 F21 R _ Q2 (b) Gambar 2. 1 Arah gaya pada muatan listrik yang saling berdekatan 6 Universitas Sumatera Utara II. 2 Intensitas Medan Listrik Misalkan sebuah muatan positif titik Q1 ditempatkan pada pusat sebuah sistem koordinat. Apabila sebuah muatan uji positif Q2 ditempatkan di daerah muatan Q1, maka muatan Q2 ini akan mengalami gaya. Gaya ini akan semakin besar ketika muatan Q2 bergerak mendekati muatan Q1. Dapat dikatakan bahwa Q1 memiliki medan disekelilingnya yang menimbulkan gaya bagi muatan lain. Jadi, medan listrik adalah suatu daerah dimana masih dipengaruhi oleh gaya. Medan listrik pada muatan titik diilustrasikan oleh gambar 2.2 di bawah ini: E F + Q1 Q2 + Gambar 2. 2 Vektor medan gaya suatu muatan titik Besarnya gaya yang dialami oleh muatan Q2 akibat Q1, diberikan oleh Persamaan (2.3), yaitu: F  rˆ. r 2 4 Q1Q2 Dari persamaan di atas, diperoleh gaya per satuan muatan yang didefinisikan sebagai intensitas medan listrik, yaitu: E Q F  rˆ 2 1 Q2 r 4 (2.4) 7 Universitas Sumatera Utara Dimana Q2 merupakan muatan uji positif. Satuan SI untuk intensitas medan listrik adalah Newton per Coulomb (NC-1). Satuan lain yang sering digunakan untuk menyatakan intensitas medan listrik adalah Volt per meter (Vm-1). Berdasarkan Persamaan (2.4), muatan titik Q1 dikelilingi oleh suatu medan listrik dengan intensitas sebesar E yang sebanding dengan besar Q1 dan berbanding terbalik terhadap kuadrat jarak (r 2). Intensitas medan listrik E merupakan sebuah vektor yang memiliki arah yang sama dengan arah gaya F tetapi berbeda dimensi dan besarnya (magnitude). II. 3 Prinsip Superposisi Medan Listrik Untuk mencari intensitas medan listrik E yang dihasilkan oleh sekumpulan muatan titik: (a) Hitunglah En yang dihasilkan oleh setiap muatan pada titik yang diberikan dengan menganggap seakan-akan tiap muatan tersebut adalah satu-satunya muatan yang hadir. (b) Tambahkanlah secara vektor medan-medan yang dihitung secara terpisah ini untuk mencari resultan medan E pada titik tersebut. Di dalam bentuk persamaan: E  E1  E 2  E3  .   E n (2.5) Dimana n = 1, 2, 3, . Persamaan di atas merupakan rumusan aplikasi prinsip superposisi dalam medan listrik yang dapat dinyatakan sebagai berikut: total atau resultan medan pada suatu titik adalah penjumlahan vektoris dari tiap-tiap komponen medan pada titik tersebut. Maka, berdasarkan Gambar 2. 3, intensitas medan listrik pada titik P akibat muatan Q1 adalah E1 dan akibat muatan Q2 adalah E2. Total medan listrik pada titik P akibat kedua muatan titik merupakan penjumlahan vektoris dari E1 dan E 2, atau E. 8 Universitas Sumatera Utara Q1 + P Q2 E1 E2 E _ Gambar 2. 3 Prinsip superposisi pada medan listrik Jika distribusi muatan tersebut adalah suatu distribusi yang kontinu, maka medan yang ditimbulkannya pada titik P dapat dihitung dengan membagi muatan menjadi elemen-elemen yang sangat kecil dq. Medan dE yang ditimbulkan oleh setiap elemen pada titik di mana akan dicari kemudian dihitung, dengan memperlakukan elemen-elemen sebagai muatan-muatan titik. Besarnya dE diberikan oleh: dE  dq r 4 2 (2.6) dimana r adalah jarak dari elemen muatan dq ke titik P. Resultan medan pada P kemudian dicari dari prinsip-prinsip superposisi dengan menambahkan (yakni, dengan mengintegralkan) kontribusi-kontribusi medan yang ditimbulkan oleh semua elemen Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009 USU Repository © 2008 Dari Persamaan (3. 29), diperoleh bentuk umum untuk Etot, yaitu: (3. 30) Dari Persamaan (3. 30) di atas, terlihat bahwa Etot merupakan fungsi dari t. Untuk itu, nilai Etot ini harus dipetakan terhadap t. Dari hasil pemetaan tersebut, akan diperoleh kuat medan listrik maksimum di titik P (Emax). Kemudian, dari Persamaan (3. 29) dapat dihitung nilai efektif dari Etot 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 C1, C2, dan C3. 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 PADA PERENCANAAN 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. IV. 2 Perhitungan Kuat Medan Listrik Sebelum dapat menghitung kuat medan listrik di bawah saluran transmisi pada transmisi 275 kV Galang-Binjai, perlu diketahui terlebih dahulu beberapa informasi antara lain: 1. Konstruksi menara Tipe menara : saluran ganda Panjang bottom cross arm : 14,3 m Panjang middle cross arm : 13,8 m 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 Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009 USU Repository © 2008 3. Kawat penghantar Tipe : Zebra Diameter : 28,6 mm Susunan : dua berkas (2xZebra/ twin Zebra) Jarak antar berkas : 26 cm Andongan : 7,5 m Dengan informasi di atas, maka dapat dihitung kuat medan listrik di bawah saluran transmisi. Gambar konstruksi menara lengkap beserta ukuran-ukurannya diberikan pada Lampiran E. Gambar 4. 1 Menghitung E di bawah perencanaan saluran transmisi 275 kV Galang-Binjai Jika dimisalkan fasa yang terletak pada upper cross arm adalah fasa R, pada middle cross arm adalah fasa S, pada bottom cross arm adalah fasa T, dan ketinggian Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009 USU Repository © 2008 titik uji P dari permukaan tanah adalah 1m, maka kasus ini dapat digambarkan seperti Gambar 4.1. Untuk menghitung kuat medan listrik 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 kritis berada di tengah-tengah saluran (di antara kedua menara). Berdasarkan informasi yang diperoleh di atas, maka nilai-nilai variabel yang terdapat pada Gambar 4. 1 adalah: X1=13,4 m X2=13,8 m X3=14,3 m Y=7,45 m s=0,26 m p=0,5(X2-X1)=0,2 m q=0,5(X3-X2)=0,25 m h=ketinggian bottom cross arm-panjang rantai isolator-andongan-1 m=34,05 m Karena konstruksi menara yang dipakai adalah tipe ganda, maka ketinggian tiap fasa dari permukaan tanah tidak sama, sehingga: Selanjutnya dapat dihitung jarak tiap-tiap konduktor ke titik P, yaitu: Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009 USU Repository © 2008 Sudut yang dibentuk oleh masing-masing vektor medan listrik terhadap sumbu x adalah: Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009 USU Repository © 2008 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: Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009 USU Repository © 2008 maka: Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009 USU Repository © 2008 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: Sedangkan komponen kuat medan listrik 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 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) = dan total komponen kuat medan listrik 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 E(y) Karena: dan, Maka, nilai E(x) dan E(y) di atas dapat diubah menjadi: Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009 USU Repository © 2008 Dengan mengetahui komponen kuat medan listrik di sumbu x dan y, maka kuat medan listrik total di titik P dapat dihitung dengan menjumlahkan kedua komponen kuat medan listrik secara vektoris, yaitu: Kuat medan listrik total (Etot) yang diperoleh di atas, merupakan fungsi waktu. Oleh karena itu, perlu dilakukan pemetaan untuk mengetahui nilai maksimum Etot tersebut. Hal ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan program Microsoft Excel. Hasilnya adalah: Tabel 4. 1 Hasil pemetaan Etot terhadap waktu (t) t 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 0.012 0.013 Etot 0.868907 0.794891 0.643229 0.42884 0.173314 0.104207 0.365631 0.593 0.762611 0.857745 0.869069 0.795472 0.644172 0.430052 Andry : Perhitungan Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi Studi Kasus : Perencanaan Transmisi 275 kV Galang-Binjai, 2009 USU Repository © 2008 0.014 tersebut. Untuk impedansi karakteristik yang diperoleh sebesar 50.606 ohm, dengan konstanta bahan dielektrik GaAs (Galium Arsen) sebesar 12.9, ketebalan bahan dielektrik sebesar 1.439mm, lebar strip konduktor 1mm dan ketipisan strip sebesar 0.036mm. 2. Besarnya rugi-rugi tembaga dan radiasi akan semakin bertambah jika frekuensi yang diberikan pada saluran transmisi tersebut bertambah, sedangkan rugi-rugi dielektrik dari saluran transmisi mikrostrip ini cenderung tetap sebesar 43.8669 x 10-11 dB/m (dapat dilihat pada tabel 4.1). 3. Rugi-rugi tembaga pada saluran transmisi mikrostrip lebih besar daripada rugi-rugi radiasi dan dielektrik pada frekuensi 1 sampai 5GHz (dapat dilihat pada tabel 4.1 dan grafik 4.1). 4. Semakin besar frekuensi yang diberikan pada saluran transmisi mikrostrip tersebut, maka semakin besar juga attenuasi dan tahanan kulit Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. konduktornya serta besar selisih kenaikan perubahan attenuasinya akan semakin kecil dibandingkan dengan attenuasi sebelumnya (dapat dilihat pada tabel 4.2 dan grafik 4.2). 5. Waktu propagasi saluran transmisi mikrostrip bergantung pada besarnya konstanta bahan dielektriknya. Pada perhitungan analisis karakteristik saluran transmisi ini, diperoleh waktu propagasinya sebesar 0.195 ns/inchi. 6. Saluran transmisi mikrostrip masih layak digunakan sebagai saluran transmisi dengan frekuensi dibawak 5 GHz, dimana total rugi-rugi salurannya masih dibawah 20 dB. 5.2. Saran Saran yang dapat penulis berikan: 1. Analisis karakteristik saluran transmisi mikrostrip menggunakan konstanta bahan dielektrik yang berbeda-beda, dengan lebar strip yang bervariasi juga. 2. Penggunaan frekuensi yang diasumsikan dengan rentang yang cukup kecil, agar diperoleh karakteristik saluran transmisi mikrostrip yang lebih akurat. 3. Hendaknya penentuan lebar strip konduktor disesuaikan dengan besar impedansi beban (bila diperlukan). Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. DAFTAR PUSTAKA Buku: [1] —.2003. Pemrosesan PCB. Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan. Universitas Negeri Yokyakarta. Yokyakarta. Hal.7. [2] Brooks, Douglas.2002. Microstrip Propagation Times. UltraCAD Design, Inc. Hal.1-7. [3] Carr, Joseph C. 2001. Practical Antenna handbook. Edisi Keempat. McGraw Hill Companies, Inc. United States of America. Hal. 60-63 [4] Gupta, K.C. dkk. 1996. Microstrip Lines and Slotlines. Edisi Kedua. Artech House. Boston, London. Hal. 43,54,69. [5] Hammerstad, Erik O. 1975. Equation for Microstrip Circuit Design. Proceedings of the European Microwave Conference. Hamburg. Germany. Hal 268-272. [6] Hammerstad, E. O. And O. Jansen. 1980. Arcurrate Models for Microstrip Computer-Aided Design. IEEE MIT-S. Hal.407-409. [7] Hong, Jia Sheng dan M. J. Lancaster. 2001. Microstrip Filters for RF or Microwave Applications. John Wiley and Sons, Inc. New York. Hal. 477. [8] Maloratsky, Leo G.2000. Microwave and RF. Reviewing The Basics of Microstrip Lines. Melbourne. Hal.79,82,84,86. [9] Perangnin-angin, Kasiman. 2009. Pengenalan Matlab. Yogyakarta. Penerbit Andi. Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. [10] Siregar, Yandi A. 2004. Teknik Transmisi1: Diktat Kuliah. Pekan Baru. Hal215,22-23. [11] Svacina. J. 1991. Alternative Computation of Attenuation in Microstrip. IEEE MIT-S. Hal.847-848. [12] Wadel, Brian C. 1991. Transmission Line Design Handbook, Artech House, Inc., Norwood, hal ,19-25,93-99. Website [13] PCB Thickness. www.PCBFabrication.com , diakses tanggal 4 November 2009. Software [14] Matlab help. Lemuel Artios L. Tobing : Analisis Karakteristik Saluran Transmisi Mikrostrip, 2010. LAMPIRAN A Daftar program untuk menghitung nilai karakteristik saluran transmisi mikrostrip. Pada daftar program ini sudah terdapat beberapa parameter yang telah diasumsikan pada BAB IV. Perhitungan ini dibuat dan dijalankan menggunakan aplikasi MATLAB 7.0.4.365 (R14) Service Pack 2, yang dijalankan pada Operating System Windows XP SP2. microstip.m % Analisis karakteristik saluran transmisi microstrip clear;clc; f1=input('masukkan besarnya frekuensi f (Hz) awal ='); f2=input('masukkan besarnya frekuensi f (Hz) akhir ='); % Deklarasi variabel (parameter asumsi) pi=3.14; % gelombang free space no=376.73; h=1.439; % ketebalan bahan dielektrik w=1; % lebar strip % konsrnara bahan dielektrik untuk GaAs er=12.9; t=0.036; % ketipisan strip oc=58400000; % konduktivitas tembaga c=300000000; % kecepatan cahaya u=12.56*10^-7; % permeabilitas konduktor uo=u; x=w/h; % nilai e = 2.718 % =========================================== % ============================================================= % Impedansi karakteristik % ============================================================= % Rumus impedansi karakteristik (Zo) f=f1; while f
Pengaruh Konfigurasi Kawat Penghantar Saluran Transmisi Sirkuit Ganda (Double Circuit ) Terhadap Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi.
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Upload teratas

Pengaruh Konfigurasi Kawat Penghantar Saluran Transmisi Sirkuit Ganda (Double Circuit ) Terhadap Kuat Medan Listrik Di Bawah Saluran Transmisi.

Gratis