BAB III RCFA 3.1 RCFA (Root Cause Failure Analysis) RCFA adalah metode pemecahan masalah menggunakan cara step by step dalam mengungkap penyebab dasar dari suatu kegagalan atau kerusakan. Metode RCFA bersifat reaktif karena hanya bisa dilakukan ketika suatu system atau peralatan sudah mengalami kerusakan. Apakah itu Root Cause? Root Cause adalah penyebab atau alasan yang paling dasar terjadinya suatu kerusakan atau kegagalan, jika dihilangkan, akan mencegah peristiwa kegagalan berulang kembali. Root Cause dibagi tiga : Fisik Komponen atau material yang mengalami kerusakan atau kegagalan Human Tindakan atau keputusan seseorang yang mengarah ke peristiwa kerusakan atau kegagalan fisik Latent Alasan mengapa tindakan atau keputusan yang dibuat seseorang menyebabkan kerusakan atau kegagalan. Langkah dalam metoda RCFA adalah :
Ruang Lingkup (Scoping) Metode dimulai dengan sebuah ruang lingkup dari kerusakan atau failure. Ruang lingkup pertama – tama mengevaluasi konsekuensi dari kerusakan
37
dan resikonya. Evaluasi resiko mengidentifikasi konsekuensi apa yang terjadi jika kerusakan tejadi kembali. Dengan melakukan hal tersebut menjadikan kita memahami konsekensi terburuk, masuk akal dan mengatasi atau menghilangkan konsekuensi itu. Ruang lingkup juga mempertimbangkan kejadian kerusakan alami dan langsung mengupayakan untuk melibatkan fungsi internal dan eksternal yang diperlukan.Fungsi internal, seperti Departemen K3, Asuransi, Komunikasi dan sebagainya, atau fungsi eksternal seperti badan yurisdiksi, mungkin
diperlukan
untuk
berpartisipasi
didalam
melakukan
investigasi.Pada beberapa kasus, pengawasan dalam sebuah investigasi diperlukan dan kebijakan yang tepat dalam menentukan ruang lingkup menjamin tepatnya langkah yang diambil. Tujuan akhir dari ruang lingkup menentukan level formalitas.Level yang kecil, secara relatif kejadian kerusakan yang sederhana sering langsung menggunakan metode investigasi oleh fasilitator atau analis local. Tidak umum pada kerusakan yang kompleks, atau yang melibatkan banyak pihak internal dan eksternal, menggunakan fasilitator eksternal dan berpengalaman untuk memberikan pendekatan yang bias. Dalam beberapa kasus, ketua analis ini berasal dari sebuah sumber eksternal seperti badan yuridiksi.
Memelihara bukti dan mengumpulkan data (Preserving evidence and collecting data) Memelihara bukti dan mengumpulkan data adalah langkah yang paling penting didalam RCFA. Terlalu sering kita bekerja didalam lingkungan
38
fokus pada perbaikan dan mengembalikan peralatan beroperasi kembali secepat mungkin. Dalam sekejap, bukti penting sudah hilang atau berubah. Tanpa pemeliharaan bukti dan pengumpulan data yang efektif, sebuah RCFA menjadi panjang, mengidentifikasi akar penyebab yang salah, mengarah pada pemborosan sumber daya, dan menjadikan kerusakan terulang kembali. Mengembangkan
kemampuan
dasar
menggunakan
best
practice
kelihatannya adalah sebuah tanggung jawab yang tepat bagi semua operasi lapangan, staf mekanik, dan kontraktor. Individu – individu ini umumnya : -
mempunyaipengalaman yang lebih dengan peralatan
-
berada pertama dilokasi ketika kerusakan terjadi
-
berpartisipasi didalam perbaikan dan atau pembersihan
Tugas umum selama proses ini termasuk : -
mengkoordinasi kegiatan untuk memelihara bukti dan mengumpulkan bukti dilokal dan diluar seperti bengkel reparasi, lab, dan lain – lain
-
mewawancarai pihak – pihak terkait, membuat catatan, dan pernyataan dari saksi mata
-
memfoto unit, lokasi kejadian, kerusakan, dan semua tingkatan dari pembongkaran
-
menangani part, termasuk metode pembongkaran, pemotongan atau pembakaran untuk menghindari berubahnya bukti, dan pelestarian / pengepakan.
39
-
mengumpulkan data book, log book, data alarm, gambar, manual, dan lain – lain.
Karena begitu banyak tingkatan dilibatkan dalam pembongkaran, perbaikan, dan analisa lab, wajar jika langkah ini memerlukan waktu beberapa minggu.
Pengorganisasian (Organizing) Mengorganisasi tim analisis biasanya terjadi selama pemeliharaan bukti tetapi kadang – kadang selesai ketika kerusakan sudah bisa diketahui dengan lebih baik. Umumnya, tim analisis terdiri dari sebuah Fasilitator atau “Ketua Analis” bertanggung jawab untuk mengatur tim analisis melalui tingkatan analysis dan mendokumentasikan temuan / rekomendasi. Pesertanya adalah individu – individu dengan pengalaman dengan peralatan
(pabriknya,
fabrikasi,
aplikasi,
operasi,
service,
dan
pemeliharaan). RCFA mengalir dengan lebih baik dan akan lebih efektif ketika pesertanya memiliki pelatihan dasar didalam proses RCFA.
Analisa (Analyzing) Langkah selanjutnya adalah analisa. Salah satu metode analisa adalah Metode Sequence of Event. Analisis sequence of events sangat berguna untuk : -
memudahkan masalah yang sudah diketahui sequence of events mengarah ke peristiwa kerusakan,
40
-
masalah rumit dimana kombinasi akar penyebab dan pendekatan untuk menentukan penyebab mana yang akan dihilangkan untuk memutuskan rantai,
-
membuat timeline dan identifikasi peristiwa mana membutuhkan alat analisis lain seperti logic tree
-
ini memerlukan pemahaman apa yang dapat dikontrol, dan hasil outcome dari control, aksi, atau respon
Dengan pendekatan : 1. Petakan sequence of events yang mengarah ke kerusakan, 2. Untuk setiap peristiwa, tentukan apakah bisa dikontrol, dan jika bisa, alternatif apa yang ada untuk merubah yang telah terjadi, 3. Bandingkan semua alternatif dan identifikasi mana yang dapat diterapkan untuk dapat memutus rantai peristiwa, 4. Buat rekomendasi untuk akar fisik, human, dan laten yang berkontribusi ke sequence of events
41
Gambar 3.1 Sequence of Events Metode analisis yang lain menggunakan Logic Tree. Sangat cocok untuk masalah yang rumit dan ambigu dengan banyak akar penyebab. Analisa diatur dengan membuat sebuah logic tree menggunakan struktur dan pertanyaan sederhana. Pertanyaan ini digunakan untuk : -
pertama menentukan peristiwa kerusakan pada puncak tree
-
mengidentifikasi kemungkinan penyebab kegagalan
-
mencoba hipotesis
-
menggunakan bukti dan data yang ada
42
Gambar 3.2 Logic Tree Langkah - langkah ini menerangkan metode yang digunakan pada hampir setiap proses RCFA. Namun tidak semua langkah ini digunakan oleh individu yang sama. Penting bahwa RCFA dilihat sebagai sebuah metode pemecahan masalah. Untuk melakukan analisa pemecahan masalah pada gangguan transformator Turbin Uap Unit 3 dengan metode RCFA diperlukan data – data pendukung. Data – data tersebut diperoleh dari : 1. Data operasi transformator 2. Riwayat transformator 3. Data pengujian DGA 4. Data electrical test 5. Inspeksi visual transformator
43
3.2 Pengambilan Data Data – data yang dibutuhkan di dalam proses analisa pemecahan masalah diambil dengan cara: 1. Data operasi transformator Data ini didapatkan dari bagian operasi sebelum terjadinya gangguan pada transformator. Data operasi transformator antara lain adalah: beban generator, suhu minyak transformator, suhu belitan transformator, level minyak, status fan dan pompa transformator, tegangan dan arus generator, tegangan dan arus eksitasi generator, dan rangkuman alarm sebelum terjadi gangguan. 2. Riwayat transformator Data ini didapatkan dari name plate dan buku panduan operasi dan pemeliharaan transformator. 3. Data pengujian DGA Data ini berisi kandungan gas – gas terlarut pada minyak transformator. Nilai komposisi gas terlarut didapat dari hasil pengujian laboratorium. Selanjutnya komposisi gas - gas terlarut pada minyak transformator akan diinterpretasikan guna mengidentifikasi terjadinya kerusakan pada transformator. Standar interpretasi DGA :
44
Interpretasi IEC 60599 ‐ 1999 Rasio Gas Identifikasi Fault Individu Gas Rate/day Tindakan Rate Diatas Limit (Inspeksi/Perbaikan ) Gambar 3.3 IEC 60599 – 1999 Mineral Oil-Impregnated electrical equipment in service – Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysis
Interpretasi
IEEE Std.C57.104-1991
Key Gas Method (Identifikasi Jenis Fault) Tindakan Rate Diatas Limit (Inspeksi/Perbaikan) Gambar 3.4 IEEE Std C57.104 – 1991 IEEE Guide for Interpretation of Gases Generated in Oil-Immersed Transformer
45
4. Data electrical test Data electrical test didapatkan dari hasil pengukuran transformator yang dilakukan menggunakan alat ukur. Item electrical test yang dilakukan adalah : a. Hambatan isolasi Pengukuran hambatan isolasi belitan merupakan sebuah metode untuk mendeteksi kerusakan isolasi. Ini dapat dijadikan sebuah penunjuk kecenderungan kerusakan isolasi namun nilai yang didapatkan tidak secara langsung menunjukkan tingkat kerusakannya. Hambatan isolasi belitan transformator sangat sensitif dengan air sehingga dapat digunakan untuk mengetahui tingkat penyerapan air. Gambar 3.3 menunjukkan toleransi dari hambatan isolasi trafo. Pengukuran dengan cara memutus terminal transformator dari jaringan dan mengukur hambatan isolasi antara setiap belitan dengan pentanahan, dan setiap belitan dengan belitan lainnya sehingga diketahui kondisi isolasi belitan trafo (pada kasus tertentu pentanahan dapat diketahui dari beroperasinya relay ground). Jika pentanahan atau kontak benar terjadi hambatan isolasi akan bernilai hampir 0 ohm. Alat ukur yang digunakan adalah megger 1000-5000 V DC dengan arus minimal 1 mA. Cara pengukurannya adalah pengukuran antara bushing HV dengan LV, bushing HV ground/body dan bushing LV dengan ground/body, lama pengukurannya masing-masing 1 menit.
46
Gambar 3.3 Toleransi tahanan isolasi transformator b. Polaritation Index Tujuannya untuk memastikan bahwa transformator tahan terhadap tegangan lebih. Cara pengujiannya seperti pengujian hambatan isolasi tetapi dilakukan pencatatan sebanyak 30 kali masing–masing setiap 1 menit. Dengan membandingkan hasil test menit ke 10 dengan menit ke 1 kondisi isolasi dapat diketahui berdasarkan tabel dibawah ini.
Tabel 3.1 Referensi Nilai Polarisasi Index Polaritas Index Kurang dari 1 1,0 – 1,1 1,1 – 1,25 1,25 – 2,0 Lebih dari 2,0
Kondisi isolasi - Berbahaya - Kurang - Meragukan - Cukup - Bagus
47
c. Tan Delta Isolasi transformator merupakan bahan dielektrik yang berfungsi untuk memisahkan dua bagian yang bertegangan, misalnya antara kumparan dengan tangki transformator. Transformator dengan isolasinya ini dapat dimodelkan sebagai rangkaian kapasitor yang pararel dengan resistor. Kapasitor yang sempurna apabila dicatu tegangan bolak balik maka arusnya akan tertinggal sebesar 90 derajat terhadap tegangannya, tetapi karena adanya disipasi daya (dimodelkan sebagai resistor R) maka beda sudut antara arus dan tegangannya lebih kecil dari 90 derajat. Berikut ini diagram vektornya.
Gambar 3.4 Rangkaian ekivalen transformator dengan isolasinya dan diagram vektor tegangan terhadap arus Daya yang terdisipasi pada resistor dapat dinyatakan dengan : PD = Ir2.R = V. I cos Ø = V.I sin δ = V. ω .C .V. sin δ/cos δ PD = V2 . ω .C . tan δ ……………………………………………… (3.1)
48
Tan δ menyatakan faktor rugi – rugi daya, besaran inilah yang menjadi indikasi besarnya daya yang terdisipasi, semakin besar nilai tangen delta maka semakin besar daya yang terdisipasi yang berarti kualitas isolasi semakin buruk. Pengujian tangen delta transformator dapat menggunakan beberapa alat uji dari beberapa vendor seperti Megger, Omicron, Doble, Tettex dll. Langkah awal sebelum melakukan pengujian adalah membebaskan transformator dari tegangan dengan melepas sambungan ke busbar, kemudian memasang pentanahan temporer pada trnsformator agar proses pengujian berjalan aman. Bersihkan bushing dan hubung singkat antar terminal primer, sekunder dan tersier dengan menggunakan bare konduktor atau kabel lurus. Berikut ini rangkaian untuk pengujian transformator tiga fasa.
Gambar 3.5 Rangkaian pengujian tangen delta
49
Pada pengujian tangen delta beberapa mode yang sering digunakan antara lain :
Gambar 3.6 Center Tap Bushing untuk Pengujian Tan Delta
Mode GST (Grounded Speciment Test), yakni mode pengujian tangen delta yang mana kapasitansi uji yang digunakan sebagai referensi pengukuran adalah kapasitansi obyek yang diuji terhadap ground.
Mode GSTg (Grounded Speciment Test Guard), yakni mode pengujian tangen delta yang mana kapasitansi uji yang digunakan sebagai referensi pengukuran adalah kapasitansi obyek yang diuji terhadap ground dan memblok/membatasi kapasitansi obyek lain (guard) yang mempengaruhi kapasitansi obyek uji.
Mode UST (Ungrounded Speciment Test), yakni mode pengujian tangen delta yang mana kapasitansi uji yang digunakan sebagai referensi pengukuran adalah kapasitansi antara dua obyek yang sama sekali tidak terhubung dengan ground.
Hot Collar, Mode pengukuran ini sangat efektif untuk mengetahui lokasi keretakan pada porcelain, pemburukan atau kontaminasi pada permukaan
50
bushing seperti lapisan tipis compound, cairan atau sisa compound yang menempel pada bushing. Berikut ini rangkain pengujian dengan metode hot collar :
Gambar 3.7 Hot Collar Mode pada Pengujian Tan Delta
Rekomendasi dari Doble untuk pengujian Hot Collar adalah power dissipasi kurang dari 0.1 watt dengan tegangan uji 10 kV, dan untuk pengujian beberapa bushing yang setipe maka arus pengujian sama. Apabila diperoleh disipasi daya naik maka mungkin terjadi kontaminasi pada bushing. Sedangkan bila arus mengalami penurunan maka kemungkinan penyebabnya adanya void pada bushing atau tingkat minyak bushing terlalu rendah. Berdasarkan literatur Doble untuk transformator baru dapat dinyatakan dalam kondisi baik bila nilai hasil uji tangen delta kurang dari 0.5 % sedangkan transformator yang sudah beroperasi berdasarkan standar ANSI C 57.12.90, interpretasi hasil uji tangen deltanya sebagai berikut : 51
Tabel 3.2 Referensi nilai tangen delta Dissipation Factor (DF) DF < 0,5 % 0,5 % < DF < 0,7% 0,5 % < DF < 1,0 % dan terus naik DF > 1,0 %
Interpretasi Good Deteriorated Investigasi Bad
Pengujian tangen delta efektif digunakan untuk mengetahui proses pemburukan isolasi tegangan tinggi. Untuk mengetahui terjadinya kerusakan mekanik pada bushing (retakan) dapat dilakukan pengujian hot collar.
Gambar 3.8 Doble M4100
52
Gambar 3.9 Pengujian tan delta bushing
d. Transformer Turn Ratio Tujuannya untuk mendeteksi adanya hubung singkat pada lilitan trafo didalam belitan yang sama. Caranya dengan menginjeksi tegangan pada belitan sisi tegangan tinggi kemudian diukur tegangan induksi pada belitan sisi tegangan rendah. Rasio tegangan yang didapatkan pada pengukuran dibandingkan dengan ratio tegangan pada nameplate. Deviasi rasio tegangan yang bisa diterima maksimal 0,5 %. e. Excitation Current Tujuannya mendeteksi gangguan pada inti/core (terjadi shorted lamination), shorted pada belitan. Caranya belitan sisi HV diinjeksi tegangan sampai 10 kV. Sedangkan belitan sisi LV diposisikan open. Evaluasi pengukuran dengan membandingkan antar fasa atau dengan pengukuran sebelumnya. Fasa terluar memiliki nilai yang sama sampai
53
batas 5%. Fasa tengah lebih rendah dari fasa terluar sampai dengan 30%.
f. Tahanan belitan Prinsip dasarnya adalah menginjeksi arus DC ke belitan yang akan diukur, kemudian membaca jatuh tegangan pada belitan tersebut. Sumber arus DC harus stabil. Berdasarkan rumus untuk tegangan DC pada transformator dibawah ini:
v = I * R + (L di/dt) ………………………….. (3.2) dimana, v = tegangan sepanjang belitan trafo I = Arus DC melalui belitan trafo R = hambatan belitan trafo L = induktansi belitan trafo di/dt = perubahan besarnya arus (ripple)
Anggaplah alat penguji memiliki sumber arus yang sangat stabil (tidak ada ripple), sehingga di/dt nol dan istilah L (di/dt) juga nol. Pengujian hambatan belitan pada transformator sangat penting dengan tujuan:
Menghitung komponen I R (kerugian penghantar)
Menghitung temperatur belitan pada akhir siklus pengujian temperatur
54
Mendeteksi gangguan pada tap selektor, diverter switch, broken konduktor, broken paralel strand, short winding disk, short winding layer, koneksi bushing yang kurang baik
Hasil uji tidak boleh melebihi 1% dari hasil uji pabrik (sebagai referensi). Perbedaan pengukuran antar fasa dalam batasan 2% – 3%. Pengukuran harus mencapai kestabilan pembacaan (biasanya mencapai 10 menit untuk tahanan belitan yang kecil).
5. Inspeksi visual transformator Data ini berisi beberapa item pengecekan dan pengetestan transformator dan alat bantu transformator. Item pengecekan dan pengetestan tersebut antara lain : -
General cleanliness
-
No leakage at body, conservator, radiator, accessories, and line pipe
-
No leakage at HV, LV, and neutral bushing
-
Bushing clean and good condition
-
Check oil level for tank, conservator, and bushing
-
Check the gas relay (bucholz)
-
Check pressure relief device relay
-
Moisture absorber in dry and good condition
-
Cooling fans operate properly
-
Check and cleaning earthing connection
55
-
Check all termination and tighten
-
Check oil circulating pump and oil flow indication
-
Check oil condition
-
Fuction test for control loop
-
Visual check corrosion part
-
Check protection equipment
-
Check and cleaning control panel
-
Check alarm and protection
3.3 Pengolahan Data Setelah semua data dari hasil pengukuran didapatkan, maka data tersebut akan diolah dan dianalisa dengan metode RCFA untuk mencari penyebab relay pressure relief device bekerja. Proses analisa yang dilakukan pada : 1. Data operasi transformator Dari trend data operasi transformator sebelum terjadi gangguan apakah ada lonjakan atau fluktuasi beban ataupun arus generator. Apakah cooling fan dan oil circulating pump transformator beroperasi normal sebelum terjadi gangguan. 2. Riwayat transformator Apakah sebelumnya pernah terjadi masalah yang sama? Berapa usia kerja dari transformator tersebut?
56
3. Data pengujian DGA Apakah ada kenaikan trend gas – gas terlarut dari data sebelumnya? Gas apakah yang cenderung mengalami kenaikan secara signifikan. Dari komposisi individual gas dan gas ratio, akan didapatkan jenis fault dari transformator. 4. Data electrical test Dari hasil pengujian dan pengukuran beberapa item electrical test akan dibandingkan berdasarkan rekomendasi standar IEEE C57.125-1991. 5. Inspeksi visual transformator Pengecekan dan pengetesan menyeluruh dari sisi eksternal transformator.
57
