IDENTIFIKASI BAHAYA DAN PENILAIAN RISIKO MENGGUNAKAN METODE FAUT TREE ANALYSIS

(FTA) DAN FAILURE MODE, EFFECT AND CRITICALLITY ANALYSIS PADA INSTALASI LISTRIK

150 KV DI PLTU PT PJB UP GRESIK

Oleh : Achmad MuchdiantoNRP : 6508040515

§ LATAR BELAKANG

Sebagai perusahaan penghasil energi listrik dengan kapasitas tinggi danteknologi yang canggih serta investasi yang tinggi, tentunya perusahaanjuga tidak bisa lepas dari risiko selama waktu oprerasional supply energilistrik secara kontinuitas pada instalasi listrik 150 Kv

Dengan adanya gangguan-gangguan yang ada di instalasi listrik 150 kV yang dapat menimbulkan potensi bahaya seperti kebakaran padatransformator, maka perusahaan perlu mengadakan suatu kajian yang tepatuntuk mengidentifikasi bahaya, melakukan penilaian risiko yang disebabkanoleh gangguan yang memungkinkan dapat menimbulkan kegagalan ataukerusakan sistem instalasi listrik 150 kV yang dapat memberikan dampaksignifikan baik dari pekerja, aset perusahaan serta supply energi listrik.

Untuk mengetahui penyebab kegagalan itu, maka perlu dilakukan analisapenyebab kegagalan instalasi listrik 150 kV dengan menggunakan metodeFTA (Fult Tree Analysis) FMECA (Failure Mode Effect & Criticality Analisis), karena metode ini mengidentifikasi komponen secara lengkap jugamencantumkan penentuan rangking resiko komponen kritis, kemudian hasildari penilaian risiko.

§ PERUMUSAN MASALAHPerumusan masalah dalam penelitian ini adalah :1. Bahaya apa sajakah yang ternadi pada instalasi listrik tegangan 150 kV di

PLTU PT. PJB UP Gresik.2. Gangguan apa saja yang dapat menyebabkan risiko kegagalan pada

instalasi listrik tegangan 150 kV di PLTU PT. PJB UP Gresik denganmetode FMECA (Failure Mode Effect &Criticality Analisis)

3. Berapakah nilai risiko yang ada pada instalasi listrik tegangan 150 kV diPLTU.PT. PJB UP Gresik

§ TUJUAN PENELITIANTujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :1. Mengidentifikasi bahaya pada instalasi listrik tegangan 150 kV di PLTU

PT. PJB UP Gresik.2. Menentukan gangguan yang dapat menyebabkan risiko kegagalan pada

instalasi listrik tegangan 150 kV di PLTU PT. PJB UP Gresik denganmetode FMECA (Failure Mode Effect & Criticality Analisis)

3. Melakukan penilaian risiko yang ada pada instalasi listrik tegangan 150 kV di PLTU PT. PJB UP Gresik

§ MANFAAT PENELITIANManfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Mampu mengetahui sumber bahaya dan mengetahui penyebab kerusakantersebut.

2. Mampu mengetahui besarnya resiko akibat dari gangguan yang medapat menyebabkan kegagalan pada peralatan atau komponen pada instalasi listrik tegangan 150 kV

3. Memberikan masukan kepada PT. PJB UP Gresik tentang besarnya resiko akibat kegagalan pada instalasi listrik tegangan 150 kV.

§ BATASAN PENELITIANBatasan penelitian yang digunakan adalah :

1. Penelitian ini dilakukan pada instalasi listrik tegangan 150 kV PLTU di PT. PJB UP Gresik.

2. Penelitian dalakukan hanya pada instalasi listrik tegangan 150 kV PLTU unit 1, yaitu pada transformator daya dan switchyard..

3. Data kegagalan didalam transformator daya dan juga termasuk kegagalan diluar transformator yang dapat mempengaruhi transformator.

TINJAUAN PUSTAKA

l Transformator Daya

Transformator daya adalah suatu alat listrik yang dapat mentransfer energi listrik dari satu atau lebih rangkaian listrik ke rangkaian listrik yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsipinduksi-elektromagnet. Penggunaannya dalam system tenaga memungkinkan dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan misalnya, kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh.Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi:

1. Transformator daya.2. Transformator distribusi.3. Transformator pengukuran: yang terdiri dari transformator arus

dan transformator tegangan.Untuk suatu pembangkit jenis transformator yang digunakan adalahtransformator daya ste- up sebagai penaik tegangan

Contoh gambar transformator daya step-up

l Switchyard

Bagian dari gardu induk yang dijadikan sebagai tempat peletakan peralatan-peralatan listrik yang berada diruang terbuka. Bagian-bagian switchyard antara lain:- LA (Lightning Arrester)

Berfungsi untuk melindungi (pengaman) peralatan listrik digardu induk dari tegangan lebih akibat terjadinya sambaranpetir (lightning surge).

- PT (Potential Transformer)Berfungsi untuk merubah besaran tegangan dari tegangantinggi ke tegangan rendah atau memperkecil besarantegangan listrik pada sistem tenaga listrik listrik pada sistemtenaga listrik, menjadi besaran tegangan untuk pengukuran.

- CT (Current Transformer)Berfungsi merubah besaran arus dari arus yang besar ke arusyang kecil atau memperkecil besaran arus listrik pada sistemtenaga listrik, menjadi arus untuk sistem pengukuran.

- PMT (Circuit breaker)Adalah peralatan pemutus, yang berfungsi untuk memutusrangkaian listrik dalam keadaan berbeban (berarus). CB dapatdioperasikan pada saat jaringan dalam kondisi normal maupunpada saat terjadi gangguan.

- PMS (Disconnecting Switch)berfungsi untuk memisahkan rangkaian listrik dalam keadaantidak berbeban. Dalam GI, DS terpasang di :1. Transformator Bay (TR Bay)2. Transmission Line Bay (TL Bay)3. Busbar.4. Bus Couple.

- Rel (busbar)Suatu penghantar yang berupa tembaga persegi sebagaipenghubung (connecting) dari suatu peralatan listruk keperalatan listrik yang lain.

- ES (Earthing Switch): Suatu saklar yang digunakan untuk mengamankan system apabila terjadi gangguan fasa terhadap tanah

Contoh gambar Switchyard 150 kV

lRisikoStandar Australia / New Zealand (1999) memaparkanbahwa risiko adalah kemungkinan dari suatu kejadianyang tidak diinginkan yang akan mempengaruhi suatuaktivitas atau objek. Risiko tersebut akan diukur dalamtermilogy Consequences (konsekuensi) dan Likelihood(kemungkinan / probabilitas). Dapat dijelaskan pula bahwa risiko adalah pemaparan tentang kemungkinandari suatu hal seperti kerugian atau keuntungan secarafinansial, kerusakan fisik, kecelakaan atauketerlambatan, sebagai konsekuensi dari suatu aktivitas.

l Function Block Diagram

Sebelum melakukan identifikasi sebuah sistem, maka sistem yang ditinjaudiungkapkan terlebih dahulu dalam sebuah function block diagram yang menunjukkkan keterkaitan antar komponen penyususn system. Setiapkomponen diawali oleh sebuah blok. Selanjudnya disusun sebuah functional diagram yang menunjukkan:1. Keterkaitan fungsi setiap komponen secara menyeluruh2. Urutan proses yang dikehendaki terjadi dalam sistem tersebut.

l Fault Tree Analysis (FTA)Fault Tree Analysis berorientasi pada fungsi atau yang lebih dikenal dengan top down approach, karena analisa ini berawal dari sistem level (top) dan meneruskannya ke bawah. Event potensial yang menyebabkan kegagalan dari suatu sistem engineering dan probabilitas terjadinya event tersebut dapat ditentukan dengan FTA. Sebuah Top Even yang merupakan definisi dari kegagalan suatu sistem harus ditentukan terlebih dahulu dalam mengkonstruksi FTA. Sistem kemudian dianalisa untuk menemukan semua kemungkinan yang didefinisikan pada Top Event.

Fault Tree Analysis dapat dijelaskan sebagai suatu bentuk diagram logic yang dapat menggambarkan analisa kerusakan atau kegagalan dari part komponen dan bisa juga kombinasi dari beberapa bentuk kegagalan dari suatu system.

Gambar berikut merupakan symbol-simbol yang digunakan dalam FTA beserta pengertiannya

l Failure Mode, Effect and Criticallity Analysis (FMECA)

FMECA merupakan teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi, memprioritaskan, dan mengeliminasi potensial failure dari suatu sistem, desain atau prosessebelum digunakan.

FMECA worksheet merupakan dokumen lembar kerja yang digunakan untuk merecord semua hasil analisa pada sistem.

METODOLOGI PENELITIAN

l Diagram Alir penelitian

Tahap Pengumpulan Data

Start

Identifikasi masalah dan PenentuanTujuan

Studi literatur :

1 . Trafo daya2 . resiko 4. FTA3 manajemen resiko 5 FMECA

.

.

Studi Lapangan dan Wawancara

Pengumpulan Data :Data Primer :

Wawancara pada pihak engineering dan maintenance :

1 . Penjelasan sistem instalasi tegangan 150 kV2 . Bahaya dari sistem instalasi tegangan 150 kV3 . Kegagalan atau kerusakan dari Bahaya dari

sistem instalasi tegangan150 kVData Sekunder

:

1. . -Data peralatan yang terdapat pada sisteminstalasi 150 kV .

3 . Data kegagalan peralatan

Function Block Diagram

Identifikasi menggunakan FTA

Tahap Pengolahan data

- kegagalan pada komponen trafo- kegagalan komponen pada diswitchyard

: :

:

Analisa :

Analisa Function Block DiagramAnalisa Fault Tree AnalysisAnalisa Failure Mode Effect and Criticallity Analysis

:

. Kesimpulan dan saran

Finis

Penentuan severity dan occurancedengan metode FMECA

Melakukan penilaian resiko denganmengalikanSeverity denganOccurance

Tahap Analisa Data

Pengumpulan dan Analisa data

l Pengumpulan Data

Data-data yang dibutuhkan dalam penelitian dibagi menjadi 2 bagian yaitu: data primer dan sekunder. Data-data tersebut diperoleh dari data-data hasil wawancara dengan pihak engineering PT. PJB Gresik dan data kegagalan dari instalasi listrik 150 kV.

l Pengolahan DataPada tahap ini akan dilakukan pengolahan data. Pengolahan data dimulai dari tahap pembuatan Functional Block Diagram, pengidentifikasian risiko hingga tahap penentuan level risiko. Tahap pengidentifikasian risiko dalam penelitian inimenggunakan FTA (Fault Tree Analysis) dan FMECA (Failure Mode, Effect, and Criticality Analysis).

l Function Block DiagramPada pembuatan Function Block diagram ini mengacu pada single line diagraminstalasi listrik 150 kV pada unit 1

l Fault Tree Analysis (FTA)

Identifikasi FTA ini digunakan untuk mengetahui penyebab kegagalan dari trafo daya. Dari top event dari suatu kegagalan maka dapat diketahui basic event atau penyebab dasar dari suatu kegagalan.

Trafo terbakar

Kegagalan minyak trafo

Adanya tegangan lebih

Terjadi tegangan

Surge

A

B C

Panas lebih pada

minyak trafo

HB singkat didalam trafo

Gangguan di switchyard dan

jaringanBeban lebih

Kegagalan Sistem

pendingin

Kelembaban minyak trafo

Viskositas minyak trafo

menurun

Penyumbatan pada silicagel

D

F G H I

Kerusakan pada arrester saat terjadi teg surge

3 4

1 2

E

Dar

i 5.6

Dar

i L+

7

Dar

i 8.9

Dar

i M+

10+

N

Minimal Cut Set

A = B+C= (D+E) + (1+2)= {[(F+G+H+I) + (3+4)] + (1+2)}= {[(5.6) + (L+7) + (8.9) + (M+10+N) + (3+4)] + (1+2)}= {[(5.6) + (13.14) + ((11+12)+(7)) + (8.9)] + [(13+14) + 10

+(15+16)] + [(3+4) + (1+2)]}

Pembebanan melebihi

kapasitas trafo

PMT tidak dapat bekerja

saat beban lebih

kegagalan didalam bushing

Terjadi HB singkat didalam kumparan trafo

Bushing pecah/rusak

Penurunan level minyak

bushing

Penyumbatan pada radiator

Kipas pendingin tidak bekerja

Pompa sirkulasi tidak bekerja

Motor kipas rusak

Sumber listrik putus

Motor pompa rusak

Pipa bocor

HB singkat diswitchyard atau jaringan

PMT tidak dapat bekerja

saat HB singkat

L

M N

5 6 7 8 910

11 12

13 14 15 16

Ke

F

Ke

G

Ke

H

Ke

I

l Dari perhitungan diatas untuk mengetahui kejadian yang dapat menyebabkan kebakaran transformator, dimana kejadian tersebut merupakan suatu kegagalan penyebab dasar dari kebakaran transformator.

l Failure Mode Effect And Criticallity Analysis (FMECA)

Identifikasi bahaya dilakukan dengan menggunakan Failure Mode Effect and Criticality Analysis ( FMECA), namun dalam pengerjaannya perlu ditentukan kategoripenilaian severity dan occurance, terlebih dahulu kategori penilaian tersebut diambildari instruksi kerja proses identifikasi dan evaluasi bahaya potensial dan resiko K3 milik perusahaan PT PJB Unit Pembangkitan Gresik.

Criticality Number = Severity x Occurance

melakukan pengecekan rutinitas pada indicator temperatur dan melakukan pencatatan temperaturmelakukan pengujian minyak trafo secara berkala

422melakukan pengecekan rutinitas pada indicator temperatur dan melakukan pencatatan temperaturmelakukan pengujian minyak trafo secara berkala

Amperemeter menunjukkan nilai tinggi. PMT tripsilicagel berwarna biruIndikator temperatur mengalami kenaikanWarna minyaktrafo keruh

trafomenjadiover heating

Tejadihubungsingkat

timbul gas yang mudah terbakar, serta viskositas minyak menurun

isolasiminyak trafo

1

Recommendation/action

(CN)(O)(S)Existing preventive

Detection means

Failure effect

Failure case

Failure modeFunctionEquipmentIden, no

Approved byMission :

Compiled byReference :

SheetPart name :

DateSystem :

Keterangan :S = Severity CN = 4O = Occcurance Level risiko berada pada kategori ModerateCN = Criticality Number

S x O

l Analisa Function Block Diagram

Pada function block diagram tersebut menjelaskan proses instalasi listrik 150 kV, yang dimulai dari generator sebagai sumber energi listrik kemudiantegangan listrik keluaran dari generator merupakan tegangan menengah akandinaikkan transformator daya step-up menjadi tengan tinggi 150 kV, yang manatransformator merupakan peralatan utama dari suatu instalasi listrik. Selanjunyaenergi lisrik keluaan dari trafo akan terkumpul diswitchyard, dimana didalamswitchyard akan dilakukan proses pengaturan dan penyaluran energi listrik, setelah itu energi listrik disalurkan melalui jaringan transmisi tegangan tinggimenuju ke gardu induk.

Kegagalan suatu peralatan dari adanya suatu gangguan dapat memepengaruhisystem instalasi tersebut, dan mempengaruhi kontinuitas operasi dari suatupenghasil energi listrik. Gangguan terdiri dari dua, yaitu gangguan internal dangangguan eksternal. Gangguan internal berasal dari gangguan didalam trafosedangkan gangguan eksternal berada pada switchyard dan saluran transmisitegangan tinggi.

l Analisa FTA

Identifikasi bahaya menggunakan Fault Tree Analysis ini untuk menggambarkansuatu kejadian kegagalan dari instalasi listrik tegangan 150 kV dimana top evenadalah kebakaran dari transformator.dan dari gambaran tersebut dapatdiketahui penyebab dasar dari suatu kejadian tersebut.

Penyebab dasar dari kebakaran trafo adalah kegagalan peralatan proteksiuntuk melindungi trafo dari suatu gangguan dan kegagalan system pendingintrafo.

Peralatan proteksi berfungsi untuk :

1. Gangguan hubung singkat

2. Beban lebih yang disebabkan pembebanan yang melebihi kapasitas daritrafo

3. Tegangan surge yang disebabkan oleh sambaran petir.

Sedangkan untuk system pendingin berfungsi untuk mendinginkan minyak trafo yang merupakan pendingin sekaligus isolasi trafo dari panas berlebih, sehingga temperature dari minyak trafo harus dijaga agar dapat mendinginkan trafo. Apabila terjadi kegagalan pada sistem pendingin maka temperatur meinyak mengalami kenaikan, sehingga tahanan isolasi minyak mengalami penurunan maka trafo akan terjadi panas.

l Analisa FMECADalam analisa FMECA ini terdapat peralatan-peralatan transformator daya150 kV dan switchyard yang dianalisa bentuk-bentuk kegagalan dan efekyang ditimbulkannya terhadap proses kerja instalasi listrik tegangantinggi150 kV.

Berdasarkan efek yang ditimbulkan, secara keseluruhan dapatmengganggu kinerja system instalasi listrik tegangan tinggi 150 kV. Adapun efek yang mengganggu kinerja system instalasi listrik 150 kV adalah:

- Kerusakan atau kegagalan peralatan yang ditimbulkan oleh suatu gangguan, yang mengakibatkan operasional system instalasi listrik tegangan tinggi 150 kV harus berhenti, sehingga proses produksi terganggu.

- Kerusakan atau kegagalan yang tidak sampai mengakibatkan system instalasi listrik tegangan tinggi 150 kV terhenti namun dapat menurunkan performansi trafo.

l Penilaian resiko yang diberikan dalam FMECA menggunakan kriteria Criticality Number (CN) dengan factor yang mempengaruhi adalah tingkat keparahan (SN) dan tingkatkeseringan peristiwa terjadi (ON). Adapun peralatan yang dilakukan penilaian risiko pada FMECA antara lain :

1. Minyak trafo

Tingkat risiko berada pada kategori moderate, karena dalam penentuan severityberada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategoriUnlikely.

2. LV bushing

Tingkat risiko berada pada kategori toreable, karena dalam penentuan severityberada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Very Unlikely.

3. HV bushing

Tingkat risiko berada pada kategori toreable, karena dalam penentuan severityberada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Unlikely.

4. Tap-changger

Tingkat risiko berada pada kategori moderate, karena dalam penentuan severityberada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategoriUnlikely

5. Sistem pendingin trafo

Tingkat risiko pada radiator dan pompa sirkulasi minyak berada pada kategori moderate, sedangkan pada kipas pendingin berada pada kategori torelable, karena dalam penentuan severity radiator dan pompa berada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Unlikely, sedangkan pada kipas pendingin severity berada pada kategori slightly harmful dan occurance berada pada kategori unlikely.

6. Tangki+konservator Tingkat risiko berada pada kategori torelable, karena dalam penentuan severityberada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Very Unlikely.

7. Lightning ArresterTingkat risiko berada pada kategori moderate, karena dalam penentuan severityberada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategoriUnlikely.

8. PMT (Pemutus)Tingkat risiko berada pada kategori moderate, karena dalam penentuan severityberada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategoriUnlikely.

9. Earting Switch (ES)Tingkat risiko pada kategori Torelable, karena dalam penentuan severity beradapada kategori slightly harmful dan penentuan Occurance berada pada kategoriUnlikely.

KESIMPULAN DAN SARAN

l Kesimpulan1. Dalam mengidentifikasi bahaya pada instalasi listrik 150 kV

pada kebakaran transformator daya disebabkan olehpembebanan melebihi kapasitas trafo, gangguan hubungsingkat didalam trafo, gangguan hubung singkat padaswitchyard dan saluran transmisi, kegagalan pada sistempendingin, adanya tegangan surge dan kegagalan padaperalatan-peralatan proteksi.

2. Dalam penelitian, diketahui bahwa kegagalan dari instalasilistrik 150 kV disebabkan oleh gangguan internal dan eksternal. Gangguan internal berasal dari trafo yaitu adanya kandungangas-gas pada minyak trafo yang disebabkan oleh hubungsingkat dan panas lebih pada trafo, sedangkan gangguaneksternal berasal dari switchyard atau jaringan transmisi yaituadanya tegangan surge, kegagalan peralatan-peralatanproteksi pada switchyard seperti PMT, lightning arrester danearthing switch.

3. Nilai resiko peralatan berada pada kategori Torelabledan Moderate. Untuk kategori torelable nilai risiko 2 dengan nilai severity 2 (harmful) dan nilai occurance1 (very unlikely), adapun peralatan pada kategori iniyaitu:LV bushing, kipas pendingin, tangki-konservatordan earthing switch. Untuk kategori moderate nilairisiko 4 dengan nilai severity 2 (harmful) dan nilaioccurance 2 (unlikely),adapun peralatan padakategori ini yaitu : minyak trafo, tap-changger, HV bushing, lightning arrester, PMT(pumutus), radiator dan pompa sirkulasi minyak trafo. Dari penelitian ini, untuk peralatan pada kategori torelable dilakukanrekomendasi pemeriksaan secara visual kondisiperalatan dan perawatan secara berkala.Sedangkanpada peralatan yang berada pada kategori moderatedilakukan rekomendasi pemeriksaan,pengukurantahanan isolasi, pengukuran tahanan penanahan, perawatan dan memeriksa indikator-indikator .

l Saran

1. Diharapkan perusahaan mengembangkan metode identifikasibahaya dan penilaian risiko yang lebih detail dan terperincipada tiap peralatan.

2. Diharapkan dilakukan penelitian selanjutnya pada semua plantPT PJB UP Gresik khusnya area yang berpotensi bahayabesar.

3. Untuk memperkecil risiko, sebaiknya dilakukan suaturekomendasi pengujian tahanan isolasi peralatan dan tahananpenanahan untuk peralatan yang dibumikan, perawatansesuai jadwal yang ditentukan dan memeriksa serta mencatatnilai pada indikator-indikator seperti indikator temperature pada trafo, gelas penduga, alat ukur volt dan amperemeter.

TERIMA KASIH