Oleh : Achmad Muchdianto NRP :

(1)

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

(2)

§

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.

(3)

§

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

(4)

§

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.

(5)

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 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

(6)

(7)

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 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.

(8)

-

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

(9)

(10)

l

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.

(11)

l

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.

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.

(12)

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

(13)

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 proses

sebelum digunakan.

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

(14)

METODOLOGI PENELITIAN

l

Diagram Alir penelitian

Tahap Pengumpulan Data

Start

Identifikasi masalah dan Penentuan Tujuan

Studi literatur: 1 . _{Trafo daya}

2 . _resiko ₄. _FTA

3manajemen resiko 5 FMECA .

.

Studi Lapangan dan Wawancara

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}

Function Block Diagram

Identifikasi menggunakan FTA Tahap Pengolahan data

- _{kegagalan pada komponen trafo} - kegagalan komponen pada diswitchyard

(15)

: _:

:

Analisa:

AnalisaFunction Block Diagram

AnalisaFault Tree Analysis

Analisa Failure Mode Effect and Criticallity Analysis

: .

Kesimpulan dan saran Finis

Penentuanseveritydanoccurance

dengan metode FMECA

Melakukan penilaian resiko dengan mengalikanSeverity denganOccurance

(16)

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 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

(17)

l

Function Block Diagram

Pada pembuatan Function Block diagram ini mengacu pada single line diagram

(18)

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 jaringan Beban 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 D a ri 5 .6 D a ri L + 7 D a ri 8 .9 D a ri M + 1 0 + N

(19)

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 9 10 11 12 13 14 15 16 K e F K e G K e H K e I

(20)

l

Dari perhitungan diatas untuk mengetahui kejadian yang

dapat menyebabkan kebakaran transformator

,

dimana

kejadian tersebut merupakan suatu kegagalan

(21)

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 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.

(22)

melakukan pengecekan rutinitas pada indicator temperatur dan melakukan pencatatan temperatur melakukan pengujian minyak trafo secara berkala 4 2 2 melakukan pengecekan rutinitas pada indicator temperatur dan melakukan pencatatan temperatur melakukan pengujian minyak trafo secara berkala Amperemeter menunjukkan nilai tinggi. PMT trip silicagel berwarna biru Indikator temperatur mengalami kenaikan Warna minyak trafo keruh trafo menjadi over heating Tejadi hubung singkat timbul gas yang

mudah terbakar, serta viskositas minyak menurun isolasi minyak trafo 1 Recommendation /action (CN) (O) (S) Existing preventive Detection means Failure effect Failure case Failure mode Function Equipment Iden, no Approved by Mission : Compiled by Reference : Sheet Part name : Date System : Keterangan : S = Severity CN = 4

O = Occcurance Level risiko berada pada kategori Moderate

CN = Criticality Number S x O

(23)

l

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.

(24)

l

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

(25)

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.

(26)

l

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

(27)

l 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

Very Unlikely.

3. HV bushing

Tingkat risiko berada pada kategori toreable, karena dalam penentuan severity

Unlikely.

4. Tap-changger

Tingkat risiko berada pada kategori moderate, karena dalam penentuan severity

(28)

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

Very Unlikely.

7. Lightning Arrester

Unlikely.

8. PMT (Pemutus)

Unlikely.

9. Earting Switch (ES)

Tingkat risiko pada kategori Torelable, karena dalam penentuan severity berada