اتصال به زمین

هدف سیستم زمین

رابط یا سیمِ اتصالِ زمین (یا اِرت، Earth) که به بخش‌های فلزی تجهیزات الکتریکی (مانند بدنه) وصل می‌شود، برای جلوگیری از وارد شدن شوک الکتریکی به انسان به هنگام بروز اتصال برق (سیم فاز) به بدنه دستگاه، مثلا در اثر خرابی دستگاه برقی است. در کوتاه‌ترین مدت، جریان برق از دستگاه مستقیماً به زمین؛ به جای ماندن در بدنه و عبور از بدن انسان در صورت تماس، تخلیه می‌شود. در همان لحظه عمل کردن فیوز جریان را قطع می‌کند. 
استفاده از فیوز در دستگاه‌های برقی، تنها برای حفاظت از خودِ دستگاه در برابر عبور جریانِ بیش از تحملِ دستگاه است، و نه مستقیماً برای حفاظت از انسان. به همین ترتیب، فیوزهای عادی که در منازل، کنار کنتور برق نصب می‌شوند نیز برای جلوگیری از آسیب به سیم‌ها در سیم‌کشی در اثر گرم شدن بیش از حد آن‌ها هنگام عبور جریان زیاد از سیستم هستند، و از انسان محافظت نمی‌کنند. نوع خاصی از فیوزهای اتوماتیک که گاهی کلید محافظ جان خوانده شده‌اند، برای حفاظت از انسان به کار می‌روند.
برای اطمینان از این‌که ولتاژ در سطوح بیش از حد بالا نیست، امپدانس (مقاومت) اتصال به زمین باید نسبت به امپدانس معمولی مدار کم باشد. یک جایگزین برای حفاظت از زمین در معرض سطوحی که در معرض خطر هستند، طراحی با «عایق دوگانه» یا سایر اقدامات احتیاطی است، به طوری که یک شکست یا ترکیبی از احتمالات ناکامل می‌تواند منجر به تماس بین مدارهای زنده و سطح شود. به عنوان مثال یک ابزار قدرت دستی ممکن است یک سیستم اضافی از عایق الکتریکی را بین اجزای داخلی و مورد ابزار داشته باشد، به طوری که حتی اگر عایق برای موتور یا سوئیچ نتواند کار کند، ابزار به‌کار نمی‌افتد.

عملکرد سیستم زمین

یک اتصال زمین کاربردی به هدف دیگری غیر از ایمنی الکتریکی عمل می‌کند و ممکن است جریان را به عنوان بخشی از عملیات معمول حمل کند. به عنوان مثال، در یک سیستم توزیع، قدرت برگشت زمین یک سیم، زمین یک مدار هادی را تشکیل می‌دهد و تمام جریان بار را حمل می‌کند سایر نمونه‌ها از دستگاه‌هایی که از اتصالات کاربردی زمین استفاده می‌کنند عبارتند از: :سرکوب کننده‌های موج و فیلترهای تداخل الکترومغناطیسی.

سیستم‌های ولتاژ پایین

در شبکه‌های توزیع ولتاژ پایین، که نیروی الکتریکی را بین دستهٔ گسترده‌ای از مصرف‌کنندگان نهایی توزیع می‌کند، مهم‌ترین نگرانی در طراحی سیستم اتصال به زمین امنیت مصرف‌کننده‌ای است که از لوازم الکتریکی استفاده می‌کند تا او را از شوک‌های الکتریکی در امان نگه دارد. این سیستم باید به گونه‌ای طراحی شود که اطمینان حاصل شود شخص مصرف‌کننده هیچگاه با شیء فلزی که پتانسیل الکتریکی آن نسبت به شخص بیش از پتانسیل آستانهٔ امنیت-معمولاً حدود ۵۰ ولت- است تماس نمی‌گیرد.

یک نمونه واقعی

برای بررسی یک نمونه متعالی از سیستم‌های پیشرفته زمین حفاظتی، سیر تکاملی در استرالیا عرضه می‌شود.
تا قبل از جنگ جهانی اول مانند باقی کشورها، از سیستم دو سیمه (بدون سیم PE) استفاده می‌شد. اما بعداً به TT تغییر یافت. اکنون اداره برق محلی یک سیستم شامل PEN را به مشترک ارائه می‌دهد، اما بازرس اداره برق یک ترمینال اضافی زمین را از مشترک درخواست می‌کند. قبلاً کافی بود این ترمینال به لوله‌کشی وصل باشد، اما اکنون باید به فونداسیون ساختمان، وان حمام و ظرفشویی هم وصل باشد. به علاوه باید یک چاه زمین کم عمق هم به این ترمینال وصل باشد. چنین سیستمی از دید کلی TN-C-S می‌باشد؛ و آن را Multiple Earthed Neutral یا MEN به معنای سیستم نول گسترش یافته نامیده‌اند. به علاوه کلیه تجهیزات خارج از ساختمان باید از نوع TT باشند، یعنی یک چاهک زمین مجزا داشته باشند.
در معادن، بیمارستان‌ها، روشنایی راهنمای مراکز تجمع، کارخانجات شیمیایی و پمپ بنزین‌ها نیز حتماً باید از IT استفاده شود.