随着直流输电工程的大规模建设,直流不平衡运行带来的电磁效应、热力效应和电化效应等负面影响已不容忽视。直流地电位分布引起的跨步电压可能影响人畜安全。直流地电流溢散引起的电化腐蚀可能缩短管网寿命,直流地电流分流引起的偏磁效应可能加剧设备损耗,严重时威胁交直流混联电网的安全稳定运行。在特高压大送端地区,接地极埋设数目更多,直流地电流更大,地质条件复杂多样,上述问题将更加突出。因此,研究直流系统接地极电流场的分布特性,了解直流单极运行工况对交流电网的影响程度,降低大送端地区多直流系统运行的防护成本,具有重要的科学意义和工程价值。以直流系统接地极电流场为对象,综合考虑地质结构的区域差异及直流接地极的实际形状,建立了环状电流源的电场分区模型,提出了直流地电位分布的计算公式,研究了接地极周边的跨步电压水平,讨论了直流地电位分布计算时土层结构的简化方法。结果表明：直流地电位的计算公式为无穷级数；复合分层媒质中的圆环镜像包含两组,第一组与水平分层媒质的情况相同,第二组为第一组与反射系数的乘积并进行坐标平移；修莫尔法可用于土层结构简化,提高了直流地电位计算速度。基于电流的渗透扩散模型,提出了地电流溢散的计算公式,研究了直流接地极注入电流在接地极内外环表面的溢流特性,以及在大地中不同轴向的散流特性；讨论了地电流溢散的主要影响因素。结果表明：电场力在圆环圆心产生了冲撞效应；当距离接地极较近时,接地极型式对溢散影响较大；当距离接地极较远时,土层结构对溢散影响较大；当送、受两端接地极极间距较小时,应考虑两极的共同作用。建立了直流单极运行工况的混联电网模型,研究了直流接地极注入电流经交流电网的分流特性,以及直流地电流通路等效参数的构成原则。基于电阻率随土层深度变化的特点,探讨了直流地电流分流的计算方法。结果表明：直流地电流分流与大地分层数、各层电阻率及厚度相关,直流地电流分流与地理位置的关系可用离散的对数函数近似表示,直流电流源及复杂的大地分层电阻可等效为电压源及内阻。经验证,采用本文提出的方法计算直流地电流分流与实际基本相符。针对特高压大送端地区的特点,研究了多直流系统接地极排布方式、运行工况、共用方案对地电流场分布特性的影响。以节约土地资源、降低防护成本为目标,探讨了同一区域多接地极共存的布置方法。