ولتاژ گام و تماس
طبق تعریف، ولتاژ تماس، اختلاف ولتاژ مابین تجهیز متصل به زمین و فردی که با تجهیز در تماس است و بر روی زمین ایستاده، مي‌باشد. ولتاژ گام، اختلاف ولتاژی است که مابین فاصله دو پای فرد ایستاده برروی زمین (حدوداً 1 متر) ایجاد می‌گردد.
با توجه به اینکه تخلیه جریان در زمین، باعث افزایش پتانسیل زمین می‌گردد، می‌بایست حدود اختلاف ولتاژهای قابل تحمل بدن محاسبه شده، تا طراحی به گونه‌ای انجام پذیرد که از این حدود مجاز، فراتر نرویم.
ماکزیمم ولتاژ گام و تماس قابل تحمل فرد با توجه به مقاومت ویژه خاک، ماکزیمم زمان بروز خطا و وزن افراد محاسبه می‌شود. این ولتاژها برای فردی با وزن 70 کیلوگرم طبق روابط زیر بدست می‌آید:
فرمول شماره 1
فرمول شماره 2
در رابطه فوق، Cs فاکتور کاهش مقاومت ویژه لایه سطحی بوده و ρs مقاومت ویژه لایه سطحی از سنگریزه یا آسفالت می‌باشد که جهت افزایش مقاومت تماس پای شخص با زمین، بر روی سطح زمین ریخته می‌شود. t نیز مدت زمانیست که جریان خطا تداوم خواهد داشت. این زمان بستگی به سرعت قطع رله‌های حفاظتی دارد که معمولاً در حدود 0.5s می‌باشد.
Cs طبق رابطه زیر محاسبه می‌گردد:
فرمول شماره 3
در رابطه فوق، hs ضخامت لایه سطحی می‌باشد
شکل 1 نحوه تغییرات گرادیان ولتاژ برای الکترود عمودی(الف ) و افقی(ب)
در صورتی‌که مقاومت ویژه خاک محل پایین باشد، شاید بتوان تنها با اتصال یک میله زمین به مقاومت پایینی دست پیدا کرد. ولی چنانچه در الگوی شکل(1-الف) دیده می‌شود، این حالت شیب‌تندی از تغییرات ولتاژ را ایجاد می‌کند که سبب ولتاژهای گام و تماس خطرناک می‌شود. درصورتی‌که در الگوی شکل(1-ب)، این شیب بسیار ملایم و تقریباً مسطح می‌باشد. این بدان علت است که در سیستم فوق از سیستم زمین افقی استفاده شده است و آن باعث ایجاد پراکندگی یکنواخت جریان و ایجاد سطوح ولتاژ هم تراز برروی سطح زمین می‌شود و ولتاژهای گام و تماس را در حد قابل قبولی کاهش می‌دهد.
بدین ترتیب سیستم افقی بهتر می‌تواند ایمنی لازم را تأمین نماید. لازم به ذکر است که چنین سیستمی قابلیت عبور جریان‌های لحظه‌ای فرکانس بالا را داشته و امپدانس کمی را در برابر عبور چنین جریان‌هایی از خود نشان می‌دهد.
