توضیحات

ولتاژ گام

عبورجریان شدید اتصالی در پای یک سازه یا دستگاه فلزی زمین و یا از الکترود اتصال زمینآن سبب می‌شود تا ولتاژ زمین در این نقطه به مقدار قابلتوجهی برسد. همچنین در نقاط مجاور محل عبور جریان به زمین، به علت پخش جریان درمقطع بزرگتر زمین، ولتاژ به تدریج کاهش می یابد و در فاصلۀ دورتر، مقدار آنتقریباً به صفر می‌رسد. هنگامی که کسی به نقطۀ ورود جریان به زمیننزدیک می شود، اختلاف ولتاژ زیر دو پای او کم‌کمافزایش می یابد؛ به طوری که اگر فرد، بدون کفش باشد خیلی زودتر این اختلاف رااحساس خواهند کرد. این ولتاژ، ولتاژ گام نامیده می شود. فاصلۀ گام های یک فرد درحال راه رفتن به طور متوسط یک متر فرض می شود.

ولتاژ تماس

اگر شخصی به بدنه یا سازۀ برقدار شده دست بزند،تحت ولتاژ تماس قرار خواهد گرفت. در حالت ساده که دستگاه یا سازه دارای اتصال زمیناست، شکل شیب ولتاژ مانند حالت ولتاژ گام خواهد بود. با توجه به مقاومت کم فلزسازه در مقایسه با مقاومت زمین، بدنۀ سازه همه جا هم پتانسیل بوده و حداکثر ولتاژاتصالی نسبت به زمین را خواهد داشت.

حداکثر فاصلۀ شخص در این حالت نیز یک متر ازسازه فرض می شود. بدین ترتیب ولتاژ تماس عبارت است از اختلاف ولتاژ بین هر شخصایستاده، با هر نقطۀ فلزی متصل به شبکۀزمین که بتواند لمس شود.

ولتاژ انتقالی

ولتاژ انتقالی حالت خاصی از ولتاژ تماس است. دراین حالت، شخصی که بر روی زمین با ولتاژ بالا ایستاده باشد، یک هادی را که در دوردست به پتانسیل صفر زمین متصل است لمس می نماید. همچنین برعکس ممکن است شخص بر رویزمین با پتانسیل صفر و دور از ایستگاه ایستاده باشد و یک هادی را که باپتانسیل زیاد شبکۀ زمین در ارتباط است لمس می نماید. در این حالت، شخص تحت تأثیرحداکثر ولتاژ شبکۀ زمین قرار می‌گیرد و خطر آن خیلی بیشتر است. اغلب حوادث مرگباراز این نوع می باشد.

مقدار قابل تحمل آن نظیر ولتاژ تماس است. به طور کلی می‌توانگفت که برای تأمین شرایط ایمنی، سیستم زمین باید به گونه‌ایطراحی گردد که در اثر عبور جریان زمین از آن، گرادیان سطحی پتانسیل در محوطه، بیش ازحدود مجاز نباشد و همچنین کل مقاومت سیستم زمین مقدار کوچکی باشد تا افزایش ولتاژ زمیندر اثر عبور جریان از آن، در حد مجاز باشد.

تعیین ایمنی سیستم زمین 

با بررسی جریان های الکتریکی و معلوماتی که دربارۀجریان‌های قابل تحمل بدن انسان داریم باید ایمنی سیستمهای زمین را فراهم سازیم. تحقیقات انجام شده موارد زیر را پیشنهاد می کنند:

۱-  جریان های الکتریکی کمتر از ۵ میلی آمپربی خطر هستند.

۲- جریان های الکتریکی بیشتر از ۵ میلیآمپر، آثاری در بدن انسان به وجود می آورند که به بدن شخص، زمان تأثیر جریان وبزرگی جریان بستگی دارند. جریان الکتریکی بیشتر از یک مقدار مشخص و با ترکیب اینعوامل، سبب حالتی می گردد که در اصطلاح پزشکی به فیبریلاسیون بطنی شناخته می شود. اینشرط به حالتی اطلاق می شود که ضربان قلب به طور غیر قابل برگشت می ایستد. آستانه فیبریلاسیونبطنی برای شخص مذکر نوعی که در معرض جریان متناوب ۶۰ هرتز، به مدت ۱ الی ۳ ثانیهقرار می گیرد، در محدوده ۲۰۰ الی ۳۰۰ میلی آمپر می باشد. این موضوع را می توان بااستفاده از روابط تجربی دایسلر، رابطۀ شدت جریان انتقالی و زمان عبور محاسبهنمود.

بنابراین برای اینکه سیستم زمین ایمن باشد،حداکثر ولتاژ تماس و گام، نباید از حد مشخص شده تجاوز کند. ایمنی با عبارت هایی ازولتاژهای گام و تماس می تواند تعیین شود. تعیین ایمنی به روشی بر می‌گرددکه به وسیلۀ آن، ولتاژهای تماس و گام واقعی محاسبه شده و با مقادیر حداکثر ولتاژهای گام و تماس مجاز و ایمن مقایسه گردد.