在变电站内 ，任何带电导体与变电站的任何其他部分（包括大地）之间都应保持一定距离。该最小距离称为“安全距离”，其计算需考虑变电站组件的特性以及操作人员在厂区内的移动等其他因素。

掌握变电站的完整信息有助于设计合适的接地装置。实际上，每个组件及其相关设备的位置都需考虑安全距离。图 1 展示了设备周围的接地系统示意图。

接地网的设计受多种参数和因素的影响，例如故障源的特性和土壤电参数。从安全角度来看，设计安全的保护接地系统至关重要，它能够为故障电流的有效流动提供最短路径，同时确保电流不会超出设定的操作和设备限值。

图 1. 接地系统及设备位置示意图（非实际案例）

鉴于此，各国制定了国家和国际标准以及地方法规，以明确接地网设计要求，并定义其中结构、电气设备和系统的相关参数。图2展示了IEEE Std 80标准的简化流程图。该图将设计流程分为四个主要阶段。

为了满足标准规章和规则规定的安全要求，通常需要进行多次迭代。所考虑的接地系统需要准确的现场数据（例如，土壤电阻率）以及可接受的设计变量范围（例如，覆盖面积、成本等）。

图2. 接地系统设计流程

二、设计初始阶段

在第一阶段，项目细节至关重要。例如，变电站的总体位置图应能准确估算出接地网的覆盖面积。

需要多次前往变电站现场进行土壤电阻率测量。应采用如图 3 所示的四针法进行一系列测量。

每次测量中，电极间的距离都会根据土壤的垂直深度而改变，而水平位置的改变则有助于检测场地内的变化。这一过程有助于确定土壤结构，并估算土壤电阻率的等效模型。

均匀土壤电阻率模型是最简单的表示方法，它只能提供一个单一的土壤电阻率值。然而，这并不能代表实际情况。为了更准确地解释土壤电阻率测量结果，可以使用其他模型，例如：一维多层模型、二维模型和三维模型。

图 3. 使用温纳配置进行测量

三、设计基本计算

腐蚀（各种类型的腐蚀）是接地网设计中必须考虑的最重要因素之一。它会损坏接地导体（导体横截面积）和连接附件。因此，故障电流和/或雷电流无法有效地耗散到土壤中，从而危及人员安全和系统运行。

因此，应选择合适的导体材料，使其不具有腐蚀性，从而确保接地系统多年保持完整性（前提是导体尺寸足够大）。导体的形状可以是圆柱形、板状或两者的组合，如图 4 所示。

图 4. 不同接地导体的示意图

接地导体还应能够在故障发生期间（包括清除时间和备用时间）传导最大故障电流。导体尺寸的选择需要考虑多种因素，例如材料的热性能、载流能力、阻抗以及土壤特性。