Tabel 2.1 Jarak Bebas Minimum Vertikal Dari Konduktor (C) Berdasarkan SNI 04-6918-2002
“b” jarak bebas minimum vertikal dihitung sampai titik tertinggi / terdekatnya
2.2.6.2Jarak Bebas Minimum Horizontal Pada SUTT dan SUTET
Jarak bebas minimum horizontal merupakan jarak terpendek secara
horizontal dari sumbu vertikal menara atau tiang ke bidang vertikal ruang bebas.
Ruang bebas adalah ruang yang dibatasi oleh bidang vertikal dan horizontal di
sekeliling dan di sepanjang konduktor SUTT atau SUTET di mana tidak boleh ada 1
2
Lapangan terbuka atau daerah terbuka a
7,5 8,5 10,5 12,5
2.1
.
Daerah dengan keadaan
tertentu Banunan 4,5 5,0 7,0 9,0 tertinggi pada lalu lintas air b
benda di dalamnya demi keselamatan manusia, makhluk hidup dan benda lainnya
serta keamanan operasi SUTT dan SUTET
Tabel 2.2 Jarak Bebas Minimum Horizontal Dari Sumbu Vertikal Menara Atau Tiang
Berdasarkan SNI 04-6918-2002
No
Saluran Udara Jarak dari sumbu vertical menara / SUTT 66 kV tiang beton SUTT 66 kV menara SUTT 150 kV tiang baja SUTT 150 kV tiang
2.2.6.3Ruang Bebas Pada SUTT dan SUTET
Ruang bebas adalah daerah yang dibentuk oleh jarak bebas minimum
manusia, makhluk hidup atau bangunan tidak boleh ada di dalamnya. Gambar 2.9
merupakan gambar yang menunjukan letak ruang bebas pada SUTT dan SUTET.
Gambar 2.7 Ruang Bebas Pada SUTT dan SUTET
(Sumber: SNI 04-6918-2002)
2.2.7 Medan Listrik
2.2.7.1 Pengertian Medan Listrik
Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih
mengalami gaya listrik. Jika muatan lain berada di dalam medan listrik dari
berupa gaya tarik atau gaya tolak-menolak. Medan listrik adalah gaya listrik per
satuan muatan. Karena gaya listrik mengikuti prinsip superposisi secara vektor,
demikian juga yang terjadi pada medan listrik. Hal ini berarti kuat medan listrik
dari beberapa muatan titik adalah jumlah vektor kuat medan listrik dari masing –
masing muatan titik. Sehingga kuat medan listrik dari beberapa muatan titik
adalah jumlah vektor kuat medan listrik dari masing – masing muatan titik.
Suatu titik dikatakan berada dalam medan listrik apabila suatu benda yang
bermuatan listrik ditempatkan pada titik tersebut akan mengalami gaya listrik.
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 seperti yang ditunjukan pada gambar
2.7.
Gambar 2.8. (a) Garis Gaya Listrik bermuatan Positif (b) Garis Gaya Listrik Bermuatan Negatif
(Sumber : Halliday dkk, 1986)
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. Pada gambar b, merupakan partikel
bermuatan negatif, sama dengan gambar a garis-garis yang ada pada gambar b
merupakan medan listrik. Perbedaanya dengan partikel bermuatan positif, arah
medan listrik pada partikel bermuatan negatif menuju pusat arah partikel.
2.2.7.2 Hukum Eksperimental Coulomb
Charles Augustin Coulomb (1736-1806), adalah orang yang pertama kali
yang melakukan percobaan tentang muatan listrik statis. Dari hasil percobaannya
di antara dua buah objek yang sangat kecil, berada di dalam ruang hampa dan
saling dipisahkan oleh jarak yang relative besar dibandingkan ukurannya
sebanding dengan muatan pada masing – masing objek dan berbanding terbalik
dengan kuadrat jarak antara keduanya yang dapat dirumuskan dalam bentuk
persamaan 2.4 (Hayt 1982) :
... 2.4
Dimana Q1 dan Q2 adalah nilai – nilai positif atau negatif muatan listrik
pada kedua objek, R adalah jarak antara kedua objek, dan k adalah sebuah
konstanta kesebandingan. Apabila kita menggunakan Sistem Satuan Internasional
(SI), maka Q dinyatakan dalam Coulomb (C), R dalam meter (m) dan gaya diukur
dalam Newton (N). Konsistensi satuan ini dapat dicapai jika konstanta
kesebandingan K adalah (Hayt 1982) :
... 2.5
Faktor muncul pada bagian pembagi (denominator) dari persamaan
Hukum Coulomb, namun tidak akan muncul pada persamaan – persamaan yang
lebih sering digunakan (termasuk persamaan Maxwell), yang akan diturunkan
dengan bantuan hukum Coulomb ini. Konstanta disebut seabgai permitivitas
ruang hampa, permitivitas ruang hampa nilainya mendekati permitivitas ruang
udara. Permitivitas ruang hampa memiliki magnitude yang dinyatakan dalam
farad per meter (F/m) sebesar (Hayt 1982) :
Gaya merupakan besaran vektor, oleh sebab itu, gaya memiliki besar dan
arah. Jika Persamaan 2.4 ditulis sebagai persamaan vektor dengan
mensubstitusikan nilai k, maka diperoleh (Hayt 1982):
Persaman 2.6 merupakan persamaan 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 ditentukan oleh kedua jenis
muatan tersebut, seperti yang tergambar pada gambar 2.9. Pada gambar 2.10(a),
gaya mengarah ke luar (gaya tolak) jika kedua muatan sejenis, gambar 2.10(b),
gaya mengarah ke dalam (gaya tarik) jika kedua muatan berbeda jenis.
(a)
(b)
Gambar 2.9 Arah Gaya Pada Muatan Listrik Yang Saling Berdekatan (A) 2 Muatan Yang Sejenis, (B) 2 Muatan Yang Berlawanan Jenis.
2.2.7.3 Intensitas Medan Listrik
Sebuah muatan Q1 yang diam di suatu titik dan menggerakan sebuah
muatan lainnya secara perlahan – lahan mengelilinginya, maka dapat diketahui
bahwa di setiap titik di sekitar Q1 ada gaya yang akan bekerja pada muatan kedua.
Dengan kata lain, muatan kedua mengungkapkan keberadaan sebuah medan gaya
di ruang sekitar Q1.
Sebut saja muatan kedua ini sebagai muatan uji Qt. Gaya yang bekerja pada
muatan uji ini diberikan oleh Hukum Coulomb sebagai (Hayt 1982):
... 2.7
Menuliskan gaya ini sebagai gaya yang dikerahkan pada setiap muatan listrik
sebesar satu satuan, sehingga didapatkan :
... 2.8
Kuantitas di ruas kanan pada persamaan 2.8 merupakan fungsi yang besar dan
arahnya ditentukan oleh Q1 dan vektor yang mempresentasikan jarak dari Q1 ke
posisi muatan uji. Fungsi ini mendefinisikan medan vektor yang disebut sebagai
intensitas medan listrik.
Intensitas medan listrik, dengan demikian menjabarkan gaya yang dialami
oleh sebuah muatan uji bernilai satu satuan muatan positif. Intensitas medan listrik
dilambangkan dengan huruf E dan dalam satuan SI medan listrik diukur dalam
satuan Newton per Coulomb (N/C) dan satuan lain yang sering digunakan adalah
volt per meter (V/m) sehingga dalam persamaan dapat ditulis sebagai berikut
(Hayt 1982) :
... 2.9
Berdasarkan persamaan 2.9, muatan titik Q1 dikelilingi oleh suatu medan listrik
dengan intensitas sebesar E yang sebanding dengan besar Q1 dan berbanding
terbalik terhadap kuadrat jarak (R2). Intensitas medan listrik E merupakan sebuah
vektor yang memiliki arah yang sama dengan arah gaya F tetapi berbeda dimensi
dan besarnya (magnitude).
2.2.7.4 Medan Listrik Oleh Sebuah Muatan Garis
Persamaan kuat medan yang dihasilkan oleh suatu muatan garis
konduktor silinder, karena pada konduktor silinder muatan listrik terdistribusi
secara merata di sepanjang konduktor. Misalkan suatu muatan sebesar Q
terdistribusi secara merata di garis tipis sepanjang 2a dengan titik tengahnya
berada di titik pusat, seperti terlihat pada gambar 2.11.
Gambar 2.11 Muatan Garis Sepanjang 2a
Kerapatan muatan ρL (muatan per satuan panjang) dirumuskan dengan:
... 2.10
Dimana dalam satuan Coulomb per meter ketika Q dalam Coulomb dan a
dalam meter. Pada titik P di sumbu r, medan listrik dE akibat sebagian kecil dari
muatan garis dz dirumuskan dengan:
̂
... 2.11Dimana √ dan ̂ vektor satuan ke arah I. Karena sumbu z pada
Gambar 2.11 merupakan sumbu simetri, medan hanya memiliki komponen z dan
... 2.12
Dan
... 2.13
Resultan atau total komponen Er pada sumbu r diperoleh dengan cara
mengintegrasikan persamaan 2.14 sepanjang keseluruhan garis, yaitu :
∫
∫
√... 2.14
Dan hasilnya adalah :
√ ... 2.15
Secara simetri, resultan dari komponen pada suatu titik di sumbu r nilainya
nol, sehingga total medan E pada titik di sumbu r arahnya radial dan besarnya :
| |
√ ... 2.16
Persamaan ini menyatakan medan sebagai fungsi r pada suatu titik di sumbu r
untuk muatan garis sepanjang 2a dan kerapatan medan yang uniform.
Muatan garis pada gambar 2.11, apabila diperpanjang sampai tak terhingga
ke arah positif dan negatif dari sumbu Z dan pembilang dan penyebut pada
persamaan 2.16 dibagi dengan a dan nilai tak berhingga disubstitusikan ke a,
maka diperoleh intensitas medan listrik akibat muatan garis yang panjangnya tak
berhingga, yaitu :
| |
... 2.17
2.2.7.5 Beda Potensial Listrik
Beda potensial (V) didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan (oleh suatu
titik ke titik lainnya di dalam medan listrik. Dalam perhitungan medan listrik,
beda potensial antara konduktor dengan muatan di luar konduktor dikatakan
sebagai V21 yang berarti energi yang diperlukan per satuan muatan untuk
memindahkan sebuah muatan dari r2 menuju r1.
Gambar 2.12 Medan listrik Pada Konduktor Silinder
Misalkan r2 > r1, maka beda potensial ini merupakan integral garis Er dari r2
menuju r1. Potensial di r1 akan lebih tinggi daripada potensial di r2, jika muatan
garisnya positif, Maka:
∫
Atau
[ ]
... 2.18
2.2.7.6 Perhitungan Medan Listrik di Sekitar Konduktor Silinder Pada
Saluran Transmisi
Nilai kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh saluran transmisi tidak
diperbolehkan melebihi nilai ambang batas yang telah ditentukan sehingga tidak
membahayakan dan memberikan dampak yang merugikan bagi masyarakat dan
Untuk memperoleh persamaan untuk mendapatkan nilai intensitas medan
listrik di sekitar konduktor silinder, maka Persamaan 2.17 dan 2.18
disubstitusikan. Persamaan 2.17 menyatakan bahwa:
Maka :
Misalkan titik uji berada pada jarak x dari pusat lingkaran, maka persamaan di
atas menjadi:
... 2.19
Persamaan 2.19 ini kemudian disubstitusikan ke Persamaan 2.18, sehingga
diperoleh:
Maka :
... 2.20
Persamaan 2.20 inilah yang akan digunakan untuk menghitung kuat medan listrik
di sekitar konduktor silinder. Gambar 2.13 merupakan gambar ilustrasi
perhitungan intensitas medan listrik di sekitar konduktor silinder pada saluran
transmisi konfigurasi horizontal, Untuk lebih mudah memahami persamaan 2.20
Gambar 2.13 Ilustrasi Perhitungan Kuat Medan Listrik
Dimana:
Ex = Kuat medan listrik di titik x (kV/m)
V21 = Tegangan (kV)
XR = Jarak titik x terhadap konduktor R (m)
r2 = Jarak konduktor terhadap tanah (m)
r1 = Jari-jari kawat konduktor (m)
2.2.7.7 Prinsip Superposisi Medan Listrik
Untuk mencari intensitas medan listrik (E) yang dihasilkan oleh
sekumpulan muatan titik yaitu dapat dilakukan dengan menghitung En yang
dihasilkan oleh setiap muatan titik yang diberikan dengan menganggap seakan –
seakan tiap muatan tersebut adalah satu – satunya muatan yang hadir, setelah itu
medan – medan listrik yang telah dihitung secara terpisah ini dijumlahkan secara
vektor untuk mencari resultan medan E pada titik tersebut yang dapat dilihat
dalam persamaan berikut :
∑
... 2.21Persamaan 2.23 merupakan rumus aplikasi prinsip superposisi dalam
titik adalah penjumlahan vektoris dari tiap – tiap komponen medan pada titik
tersebut. Berdasarkan gambar 2.15 intensitas medan listrik pada titik P akibat
muatan Q1 adalah E1 dan akibat muatan Q2adalah E2. Total medan listrik pada titik
P akibat kedua muatan titik merupakan penjumlahan vektoris dari E1 dan E2, atau
E.
Gambar 2.14 Prinsip Superposisi Pada Medan Listrik.
2.2.8 Standar Ambang Batas Medan Listrik
2.2.8.1 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.
2.2.8.2Berdasarkan 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).
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
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.
2.2.8.3Berdasarkan Rekomendasi WHO 1990
WHO pada tahun 1990 memberikan rekomendasi untuk nilai ambang
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.
2.2.9 Pengukuran Tinggi Benda ke Permukaan Tanah
Pengukuran tinggi suatu benda ke permukaan tanah dapat dilakukan
menggunakan 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 :
1. Busur derajat
2. Tali benang / senar
3. Bandul dari kayu atau besi
Cara untuk membuat clinometer sederhana yaitu dengan mengkaitkan bandul
dengan benang di tengah-tenggah busur derajat seperti terlihat pada gambar 2.15.
Berikut adalah ilustrasi mengukur ketinggian suatu benda dengan
menggunakan clinometer sederhana :
Gambar 2.16 Ilustrasi Pengukuran Tinggi Suatu Benda Menggunakan Clinometer.
Keterangan gambar :
= Sudut elevasi yang di bentuk oleh clinometer terhadap benda yang diukur
ketinggiannya.
d = Jarak antara pengamat dengan benda yang diukur ketinggiannya.
h = Tinggi pengamat dari permukaan tanah sampai ke mata.
H = Tinggi benda yang dihitung menggunakan persamaan 2.15.
Sesuai dengan gambar 2.16 untuk mendapatkan tinggi benda dari
permukaan tanah dilakukan dengan cara menjumlahkan h dengan H. H didapatkan
dari data antara pengamat dengan benda yang diukur ketinggiannya (d) dan sudut
elevasi yang di bentuk oleh clinometer terhadap benda yang diukur ketinggiannya
( ) yang dihitung menggunakan persamaan 2.22.
... 2.22
... 2.23
2.10 Kesalahan Dalam Pengukuran
Dalam proses pengukuran ada tiga faktor yang terlibat, yaitu alat ukur,
benda ukur dan orang yang melakukan pengukuran. Hasil pengukuran tidak
