Proses terjadinya petir dan dampak harus diwaspadai

Petir merupakan gejala alam yang tidak dapat diantisipasi atau bahkan dihilangkan. Fenomena terjadinya petir menghasilkan arus yang sangat besar dan dalam waktu yang sangat singkat, sehingga bahaya yang ditimbulkannya sangat besar. Terjadinya beda potensial muatan listrik antara awan dengan tanah disebabkan oleh adanya kuat medan listrik antara muatan ion positif dan negatif di awan dengan muatan induksi di permukaan tanah. Semakin besar muatan yang terdapat di awan, semakin besar pula medan listrik yang terjadi. Apabila kuat medan ini melebihi kuat medan tembus udara, maka akan terjadi loncatan muatan dari awan ke bumi yang disebut petir.

Petir akan menyambar pada objek yang tinggi dengan luas permukaan terkecil seperti pohon, menara transmisi listrik, BTS (tower pemancar sinyal), gedung bertingkat, gedung pencakar langit, bahkan sebuah pohon pisang di tengah ladang luas sekalipun akan beresiko tersambar petir. Peluang sambaran petir tidak hanya disebabkan karena ketinggian objek yang tersambar, tetapi juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan tempat objek dan iklim di daerah tersebut. Sebuah pohon yang tidak terlalu tinggipun dapat tersambar petir jika pohon tersebut berada di area terbuka, seperti ladang dan sawah. Bahkan, banyak kejadian manusia yang tersambar di tempat-tempat terbuka, seperti tanah lapang dan ladang.

Tegangan lebih yang ditimbulkan oleh petir sering menimbulkan gangguan dalam sistem tenaga listrik.Akibat yang ditimbulkan oleh sambaran petir tersebut dapat bermacam-macam, tidak hanya dapat mengancam keselamatan jiwa manusia, namun juga dapat membahayakan peralatan listrik. Sambaran petir dapat merusak peralatan listrik dan elektronik di rumah tangga, seperti televisi, radio, telepon rumah, komputer, dan sebagainya. Kerusakan tersebut disebabkan adanya rambatan gelombang dengan amplitudo transien arus dan tegangan tinggi petir. Titik sambaran petir terdapat di berbagai titik kemungkinan. Dapat berupa sambaran langsung maupun sambaran tak langsung.

Proses alam terjadinya petir

Sumber terjadinya petir adalah awan cummolonimbus atau awan guruh yang berbentuk gumpalan. Ukuran vertikal awan ini dapat mencapi 14 km sedangkan ukuran horizontalnya berkisar 1,5 km - 7,5 km. Karena perbedaan ukuran vertikalnya yang besar maka terjadi perbedaan temperatur antara bagian bawah yang dapat mencapai 5 derajat Calcius dan bagian paling atas mencapai -60 derajat Calcius. Adanya perbedaan temperatur pada awan ini dan pergerakan awan yang disebabkan oleh angin membuat terjadinya polarisasi muatan listrik di dalam awan tersebut. Biasanya muatan negatif berada di bagian bawah awan tersebut dan muatan positif berada di bagian atas. Muatan listrik pada awan ini mengakibatkan adanya beda potensial antara awan dengan bumi, sehingga timbul medan listrik antara awan dengan bumi. Jika medan listrik lebih besar daripada kekuatan dielektrik udara yang mengantarai bumi dengan awan, maka akan terjadi pelepasan muatan.

Pelepasan pertama terjadi di udara yang berada di sekitar awan bermuatan. Pelepasan ini disebut dengan pilot leader. Di ujung pilot leader terjadi proses ionisasi sehingga terjadi pelepasan kedua yang disebut dengan downward leader (Gambar a). Di ujung downward leader terjadi lagi pelepasan muatan menuju ke bumi. Demikian seterusnya proses pelepasan berlangsung terus sehingga downward leader semakin mendekati bumi seperti ditunjukkan pada Gambar b. Ujung dari downleader yang terdekat ke bumi disebut leader.

Ketika leader mendekati bumi terjadi medan listrik yang sangat tinggi antara ujung leader dengan bumi, sehingga terjadi penumpukan muatan di ujung suatu objek yang berada di permukaan bumi. Perpindahan muatan tersebut disebut dengan upward streamer. Dengan demikian muatan yang berasal dari bumi bergerak menuju ujung leader. Apabila jarak antara upward streamer dengan leader semakin dekat sehingga kuat medan listrik di antara ujung leader dengan upward streamer melebihi kekuatan dielektrik udara, maka udara di antara upward streamer dengan leader tembus listrik. Sehingga terbentuk connecting leader yaitu busur yang menghubungkan leader dengan upward streamer seperti yang ditunjukkan pada Gambar b.

Dengan demikian leader terhubung dengan objek yang berada di permukaan bumi tadi. Peristiwa inilah yang disebut dengan petir. Dengan terhubungnya leader dengan objek yang disambar petir maka muatan dari bumi mengalir menuju awan. Peristiwa ini disebut return stroke. Return stroke ini menghasilkan cahaya yang sangat terang (Gambar c). Peristiwa ini merupakan pelepasan muatan dari bumi ke awan dimana lintasannya melalui downward leader.

Kemudian terjadi sambaran susulan (subsquent stroke) yang bergerak dari awan menuju bumi. Sambaran susulan ini tidak memiliki lidah panah, dan disebut dengan dart leader. Pergerakan dart leader ini bergerak 10 kali lebih cepat daripada downward leader pertama. Waktu yang dibutuhkan dari terjadinya pilot leader sampai terjadinya petir bergantung pada jarak awan dengan permukaan bumi. Salah satu cara untuk melihat waktu yang dibutuhkan adalah dengan kamera Boys. Kamera Boys bekerja dengan pemotretan dengan waktu yang sangat cepat sehingga pergerakan objek yang dipotret dapat diambil pada waktu yang berbeda-beda.

Dampak petir yang harus kita waspadai

Sambaran petir pada suatu bangunan dapat mengakibatkan kerusakan pada struktur bangunan itu sendiri, merusak peralatan-peralatan dalam bangunan dan membahayakan makhluk hidup yang berada di dalam bangunan tersebut.

Jenis-jenis bangunan dan dampak sambaran petir:

Perumahan

- Kerusakan instalasi listrik.

- Kerusakan material.

- Bahaya api.

- Kerusakan pada peralatan listrik.

Perkebunan

-Bahaya kebakaran oleh api.

Teater, sekolah, hotel

- Kerusakan pada instalasi listrik.

- Menimbulkan kepanikan.

- Dapat merusak fire alarm.

Bank, perusahaan komersial

- Kegagalan pemprosesan data.

- Kegagalan komunikasi dan kerusakan komputer.

- Mengakibatkan kerusakan pada intalasi listrik dan fire alarm.

Rumah sakit, poliklinik

- Kerusakan pada intalasi listrik dan fire alarm.

- Kesulitan dalam pelayanan kesehatan.

Industri

- Merusak isi bangunan.

- Kehilangan produksi.

Museum, tempat ibadah

- Kehilangan benda bersejarah.

- Menimbulkan kepanikan.

Sambaran yang terjadi pada bangunan dapat mengakibatkan :

• Kebakaran. Hal ini diakibatkan oleh percikan api yang ditimbulkan oleh sambaran petir tersebut. 
• Kerusakan fisik pada konduktor. Hal ini terjadi karena timbulnya panas pada konduktor yang dialiri arus petir. 
• Melukai manusia atau makhluk hidup lainnya yang menyentuh atau memegang bagian yang bertegangan lebih akibat adanya tahanan pembumian dan tegangan lebih akibat gandengan induksi.

Sambaran yang terjadi pada jaringan listrik yang terhubung pada bangunan mengakibatkan :

• Kebakaran atau ledakan yang dipicu oleh api akibat tegangan lebih dan arus petir yang mengalir melalui jaringan listrik.
• Kecelakaan pada manusia atau mahluk hidup lainnya yang menyentuh sesuatu yang terdapat di dalam bangunan yang terhubung dengan jaringan listrik yang dialiri arus petir.
• Kerusakan sistem instalasi listrik akibat tegangan lebih dari jaringan listrik.

Sambaran dekat ke jaringan listrik yang terhubung ke bangunan dapat mengakibatkan kegagalan sistem akibat dari tegangan induksi pada pada jaringan listrik kemudian diteruskan ke bangunan.

(Sumber BS - EN 62305)