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 Muchdianto NRP : 6508040515
LATAR BELAKANG Sebagai perusahaan penghasil energi listrik dengan kapasitas tinggi dan teknologi yang canggih serta investasi yang tinggi, tentunya perusahaan juga tidak bisa lepas dari risiko selama waktu oprerasional supply energi listrik 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 pada transformator, maka perusahaan perlu mengadakan suatu kajian yang tepat untuk mengidentifikasi bahaya, melakukan penilaian risiko yang disebabkan oleh gangguan yang memungkinkan dapat menimbulkan kegagalan atau kerusakan sistem instalasi listrik 150 kv yang dapat memberikan dampak signifikan baik dari pekerja, aset perusahaan serta supply energi listrik. Untuk mengetahui penyebab kegagalan itu, maka perlu dilakukan analisa penyebab kegagalan instalasi listrik 150 kv dengan menggunakan metode FTA (Fult Tree Analysis) FMECA (Failure Mode Effect & Criticality Analisis), karena metode ini mengidentifikasi komponen secara lengkap juga mencantumkan penentuan rangking resiko komponen kritis, kemudian hasil dari penilaian risiko.
PERUMUSAN MASALAH Perumusan 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 dengan metode FMECA (Failure Mode Effect &Criticality Analisis) 3. Berapakah nilai risiko yang ada pada instalasi listrik tegangan 150 kv di PLTU.PT. PJB UP Gresik TUJUAN PENELITIAN Tujuan 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 dengan metode 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 PENELITIAN Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Mampu mengetahui sumber bahaya dan mengetahui penyebab kerusakan tersebut. 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 PENELITIAN Batasan 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.
Transformator Daya TINJAUAN PUSTAKA 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 prinsip induksi-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 adalah transformator daya ste- up sebagai penaik tegangan
Contoh gambar transformator daya step-up
Switchyard Bagian dari gardu induk yang dijadikan sebagai tempat peletakan peralatan-peralatan listrik yang berada diruang terbuka. Bagianbagian switchyard antara lain: - LA (Lightning Arrester) Berfungsi untuk melindungi (pengaman) peralatan listrik di gardu induk dari tegangan lebih akibat terjadinya sambaran petir (lightning surge). - PT (Potential Transformer) Berfungsi untuk merubah besaran tegangan dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau memperkecil besaran tegangan listrik pada sistem tenaga listrik listrik pada sistem tenaga listrik, menjadi besaran tegangan untuk pengukuran. - CT (Current Transformer) Berfungsi merubah besaran arus dari arus yang besar ke arus yang kecil atau memperkecil besaran arus listrik pada sistem tenaga listrik, menjadi arus untuk sistem pengukuran.
- PMT (Circuit breaker) Adalah peralatan pemutus, yang berfungsi untuk memutus rangkaian listrik dalam keadaan berbeban (berarus). CB dapat dioperasikan pada saat jaringan dalam kondisi normal maupun pada saat terjadi gangguan. - PMS (Disconnecting Switch) berfungsi untuk memisahkan rangkaian listrik dalam keadaan tidak 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 sebagai penghubung (connecting) dari suatu peralatan listruk ke peralatan listrik yang lain. - ES (Earthing Switch): Suatu saklar yang digunakan untuk mengamankan system apabila terjadi gangguan fasa terhadap tanah
Contoh gambar Switchyard 150 kv
Risiko Standar Australia / New Zealand (1999) memaparkan bahwa risiko adalah kemungkinan dari suatu kejadian yang tidak diinginkan yang akan mempengaruhi suatu aktivitas atau objek. Risiko tersebut akan diukur dalam termilogy Consequences (konsekuensi) dan Likelihood (kemungkinan / probabilitas). Dapat dijelaskan pula bahwa risiko adalah pemaparan tentang kemungkinan dari suatu hal seperti kerugian atau keuntungan secara finansial, kerusakan fisik, kecelakaan atau keterlambatan, sebagai konsekuensi dari suatu aktivitas.
Function Block Diagram Sebelum melakukan identifikasi sebuah sistem, maka sistem yang ditinjau diungkapkan terlebih dahulu dalam sebuah function block diagram yang menunjukkkan keterkaitan antar komponen penyususn system. Setiap komponen diawali oleh sebuah blok. Selanjudnya disusun sebuah functional diagram yang menunjukkan: 1. Keterkaitan fungsi setiap komponen secara menyeluruh 2. Urutan proses yang dikehendaki terjadi dalam sistem tersebut. 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
Failure Mode, Effect and Criticallity Analysis (FMECA) FMECA merupakan teknik yang digunakan untuk mengidentifikasi, memprioritaskan, dan mengeliminasi potensial failure dari suatu sistem, desain atau proses sebelum digunakan. FMECA worksheet merupakan dokumen lembar kerja yang digunakan untuk merecord semua hasil analisa pada sistem.
METODOLOGI PENELITIAN Diagram Alir penelitian Start Identifikasi masalah dan Penentuan Tujuan Studi literatur : 1. Trafo daya. 2. resiko 4. FTA 3 manajemen resiko 5 FMECA. Studi Lapangan dan Wawancara Tahap Pengumpulan Data Pengumpulan Data : Data Primer : Wawancara pada pihak engineering dan maintenance : 1. Penjelasan sistem instalasi tegangan 150 kv 2. Bahaya dari sistem instalasi tegangan 150 kv 3. Kegagalan atau kerusakan dari Bahaya dari sistem instalasi : tegangan150 kv Data Sekunder 1.. Data peralatan - yang terdapat pada sistem instalasi 150 kv. 3. Data kegagalan peralatan - kegagalan pada komponen trafo - kegagalan komponen pada diswitchyard Tahap Pengolahan data Function Block Diagram Identifikasi menggunakan FTA
Penentuan severity dan occurance dengan metode FMECA Melakukan penilaian resiko dengan mengalikanseverity dengan Occurance Tahap Analisa Data : Analisa : Analisa Function Block Diagram Analisa Fault Tree Analysis Analisa Failure Mode Effect and Criticallity Analysis : :. Kesimpulan dan saran Finis :
Pengumpulan dan Analisa data 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. Pengolahan Data Pada 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 ini menggunakan FTA (Fault Tree Analysis) dan FMECA (Failure Mode, Effect, and Criticality Analysis).
Function Block Diagram Pada pembuatan Function Block diagram ini mengacu pada single line diagram instalasi listrik 150 kv pada unit 1
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. A Trafo terbakar B Kegagalan minyak trafo C Adanya tegangan lebih 1 2 D Panas lebih pada minyak trafo Terjadi tegangan Surge Kelembaban minyak trafo Kerusakan pada arrester saat terjadi teg surge E Beban lebih Dari 5.6 F G H I HB singkat didalam trafo Dari L+7 Gangguan di switchyard dan jaringan Dari 8.9 Kegagalan Sistem pendingin Dari M+10+N Viskositas minyak trafo menurun 3 4 Penyumbatan pada silicagel
Ke F Ke G Ke H Ke I Pembebanan melebihi kapasitas trafo 5 6 7 8 9 L PMT tidak dapat bekerja saat beban lebih kegagalan didalam bushing Terjadi HB singkat didalam kumparan trafo HB singkat diswitchyard atau jaringan PMT tidak dapat bekerja saat HB singkat M Kipas pendingin tidak bekerja 10 Penyumbatan pada radiator Pompa sirkulasi tidak bekerja 13 14 15 16 N 11 12 Motor kipas rusak Sumber listrik putus Motor pompa rusak Pipa bocor Bushing pecah/rusak Penurunan level minyak bushing 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)]}
Dari perhitungan diatas untuk mengetahui kejadian yang dapat menyebabkan kebakaran transformator, dimana kejadian tersebut merupakan suatu kegagalan penyebab dasar dari kebakaran transformator.
Failure Mode Effect And Criticallity Analysis (FMECA) Identifikasi bahaya dilakukan dengan menggunakan Failure Mode Effect and Criticality Analysis ( FMECA), namun dalam pengerjaannya perlu ditentukan kategori penilaian severity dan occurance, terlebih dahulu kategori penilaian tersebut diambil dari instruksi kerja proses identifikasi dan evaluasi bahaya potensial dan resiko K3 milik perusahaan PT PJB Unit Pembangkitan Gresik. Criticality Number = Severity x Occurance
System : Date Part name : Sheet Reference : Compiled by Mission : Approved by Iden, no Equipment Function Failure mode Failure case Failure effect Detection means Existing preventive (S) (O) (CN) Recommendation /action 1 minyak trafo isolasi timbul gas yang mudah terbakar, serta viskositas minyak menurun Tejadi hubung singkat trafo menjadi over heating Amperemeter menunjukkan nilai tinggi. PMT trip silicagel berwarna biru Indikator temperatur mengalami kenaikan Warna minyak trafo keruh melakukan pengecekan rutinitas pada indicator temperatur dan melakukan pencatatan temperatur melakukan pengujian minyak trafo secara berkala 2 2 4 melakukan pengecekan rutinitas pada indicator temperatur dan melakukan pencatatan temperatur melakukan pengujian minyak trafo secara berkala Keterangan : S = Severity CN = 4 O = Occcurance Level risiko berada pada kategori Moderate CN = Criticality Number S x O
Analisa Function Block Diagram Pada function block diagram tersebut menjelaskan proses instalasi listrik 150 kv, yang dimulai dari generator sebagai sumber energi listrik kemudian tegangan listrik keluaran dari generator merupakan tegangan menengah akan dinaikkan transformator daya step-up menjadi tengan tinggi 150 kv, yang mana transformator merupakan peralatan utama dari suatu instalasi listrik. Selanjunya energi lisrik keluaan dari trafo akan terkumpul diswitchyard, dimana didalam switchyard akan dilakukan proses pengaturan dan penyaluran energi listrik, setelah itu energi listrik disalurkan melalui jaringan transmisi tegangan tinggi menuju ke gardu induk. Kegagalan suatu peralatan dari adanya suatu gangguan dapat memepengaruhi system instalasi tersebut, dan mempengaruhi kontinuitas operasi dari suatu penghasil energi listrik. Gangguan terdiri dari dua, yaitu gangguan internal dan gangguan eksternal. Gangguan internal berasal dari gangguan didalam trafo sedangkan gangguan eksternal berada pada switchyard dan saluran transmisi tegangan tinggi.
Analisa FTA Identifikasi bahaya menggunakan Fault Tree Analysis ini untuk menggambarkan suatu kejadian kegagalan dari instalasi listrik tegangan 150 kv dimana top even adalah kebakaran dari transformator.dan dari gambaran tersebut dapat diketahui penyebab dasar dari suatu kejadian tersebut. Penyebab dasar dari kebakaran trafo adalah kegagalan peralatan proteksi untuk melindungi trafo dari suatu gangguan dan kegagalan system pendingin trafo. Peralatan proteksi berfungsi untuk : 1. Gangguan hubung singkat 2. Beban lebih yang disebabkan pembebanan yang melebihi kapasitas dari trafo 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.
Analisa FMECA Dalam analisa FMECA ini terdapat peralatan-peralatan transformator daya 150 kv dan switchyard yang dianalisa bentuk-bentuk kegagalan dan efek yang ditimbulkannya terhadap proses kerja instalasi listrik tegangan tinggi150 kv. Berdasarkan efek yang ditimbulkan, secara keseluruhan dapat mengganggu 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.
Penilaian resiko yang diberikan dalam FMECA menggunakan kriteria Criticality Number (CN) dengan factor yang mempengaruhi adalah tingkat keparahan (SN) dan tingkat keseringan 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 severity berada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Unlikely. 2. LV bushing Tingkat risiko berada pada kategori toreable, karena dalam penentuan severity berada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Very Unlikely. 3. HV bushing Tingkat risiko berada pada kategori toreable, karena dalam penentuan severity berada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Unlikely. 4. Tap-changger Tingkat risiko berada pada kategori moderate, karena dalam penentuan severity berada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Unlikely
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 severity berada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Very Unlikely. 7. Lightning Arrester Tingkat risiko berada pada kategori moderate, karena dalam penentuan severity berada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Unlikely. 8. PMT (Pemutus) Tingkat risiko berada pada kategori moderate, karena dalam penentuan severity berada pada kategori harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Unlikely. 9. Earting Switch (ES) Tingkat risiko pada kategori Torelable, karena dalam penentuan severity berada pada kategori slightly harmful dan penentuan Occurance berada pada kategori Unlikely.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Dalam mengidentifikasi bahaya pada instalasi listrik 150 kv pada kebakaran transformator daya disebabkan oleh pembebanan melebihi kapasitas trafo, gangguan hubung singkat didalam trafo, gangguan hubung singkat pada switchyard dan saluran transmisi, kegagalan pada sistem pendingin, adanya tegangan surge dan kegagalan pada peralatan-peralatan proteksi. 2. Dalam penelitian, diketahui bahwa kegagalan dari instalasi listrik 150 kv disebabkan oleh gangguan internal dan eksternal. Gangguan internal berasal dari trafo yaitu adanya kandungan gas-gas pada minyak trafo yang disebabkan oleh hubung singkat dan panas lebih pada trafo, sedangkan gangguan eksternal berasal dari switchyard atau jaringan transmisi yaitu adanya tegangan surge, kegagalan peralatan-peralatan proteksi pada switchyard seperti PMT, lightning arrester dan earthing switch.
3. Nilai resiko peralatan berada pada kategori Torelable dan Moderate. Untuk kategori torelable nilai risiko 2 dengan nilai severity 2 (harmful) dan nilai occurance 1 (very unlikely), adapun peralatan pada kategori ini yaitu:lv bushing, kipas pendingin, tangki-konservator dan earthing switch. Untuk kategori moderate nilai risiko 4 dengan nilai severity 2 (harmful) dan nilai occurance 2 (unlikely),adapun peralatan pada kategori 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 dilakukan rekomendasi pemeriksaan secara visual kondisi peralatan dan perawatan secara berkala.sedangkan pada peralatan yang berada pada kategori moderate dilakukan rekomendasi pemeriksaan,pengukuran tahanan isolasi, pengukuran tahanan penanahan, perawatan dan memeriksa indikator-indikator.
Saran 1. Diharapkan perusahaan mengembangkan metode identifikasi bahaya dan penilaian risiko yang lebih detail dan terperinci pada tiap peralatan. 2. Diharapkan dilakukan penelitian selanjutnya pada semua plant PT PJB UP Gresik khusnya area yang berpotensi bahaya besar. 3. Untuk memperkecil risiko, sebaiknya dilakukan suatu rekomendasi pengujian tahanan isolasi peralatan dan tahanan penanahan untuk peralatan yang dibumikan, perawatan sesuai jadwal yang ditentukan dan memeriksa serta mencatat nilai pada indikator-indikator seperti indikator temperature pada trafo, gelas penduga, alat ukur volt dan amperemeter.
TERIMA KASIH