直流接地极是直流输电系统中的重要组成部分,为满足跨步电势和温升等要求,接地极需要有较大规模。传统的直流接地极面临选址难和建造难的问题,深井接地极具有占地面积小、利用深层低电阻率散流、对浅层土壤中埋设的金属管道腐蚀影响小等技术优势,可减少电力建设中土地征用难度、节省接地极引线投资,因此具有良好的发展前景。直流电流通过接地极入地时,电解产生的气体会影响接地极的散流性能,成为制约深井接地极应用的瓶颈,因此研究深井接地极的产气特性及应对措施具有重要意义。本文从深井接地极材料、运行环境对产气特性的影响,产气电流密度阈值,实际深井接地极的电流密度分布及产气计算等方面展开研究,主要研究内容和结论如下:（1）基于实际深井接地极运行参数和环境,设计并搭建可分别收集阴阳极气体的密闭产气特性模拟试验平台,通过仿真计算确定了平台的结构、设备参数和运行条件,并开展了典型直流接地极材料碳钢、混合金属氧化物和高硅铬铁在水介质中的产气特性实验;获得了在相同电流作用下,三种接地极材料分别以阴、阳极运行方式时,所发生的电极反应、产物种类、产气量随时间的变化规律等结果。应用电化学反应动力学原理,分析了产气及腐蚀反应速率,指出总反应电流包括腐蚀反应电流和产气反应电流两部分,材料腐蚀电流越大其析出的气体越少。（2）利用产气特性试验平台对碳钢材料开展了在含饱和水焦炭、含盐水和固井混凝土中的产气实验,结果表明:水介质中注入电流的60%用于发生析氢反应;含饱和水焦炭介质中离子导电占总电流比例仅为5.2%,在焦炭介质中需注入20A电流才能获得与在水介质中注入1A电流相近的析氢速率,注入电流达到10～20A时,阴极运行每析氢1m L增加电阻为0.50～0.64mΩ,20A电流作用下1.5h为焦炭介质发生气阻效应的临界点,且回路电阻约为发生气阻前的50倍。设计并建造了30m深的模拟试验井。按照实际深井工程的电流密度参数,对模拟实验井在水介质和焦炭介质条件下开展了产气特性实验,与产气平台试验结果吻合较好。（3）对不同电极材料在不同介质环境及参数条件下开展产气电流密度阈值的测试研究,基于对实验结果采用外推法、拐点法及观察法所得析氢起始点的分析和对比,提出通过对阴极极化曲线拐点附近数据使用拟合及二阶差分求取过零点的计算方法可以更准确的求取不同电极-电解质体系的析氢电流密度阈值。实验结果表明:碳钢材料在模拟地下水、含饱和土壤和含饱和水焦炭介质中的产气电流密度阈值分别为0.47、5.74、135.19A/m~2;碳钢材料相比于MMO和高硅铬铁具有更高的析氢电流密度阈值;含饱和水的焦炭介质中析氢电流密度阈值均远高于其他两种介质。析氢电流密度阈值随温度的增加提高,至40℃趋于平稳。在2%～3.5%盐浓度环境中,析氢电流密度阈值随盐浓度略有提升。在弱酸性和弱碱性环境中,电流密度阈值分别随着p H值的降低和升高而减小,但在强碱性环境中,电流密度阈值则会逐渐增加。应用以上结论给出了避免深井接地极产气的电流密度建议限值为0.47～5 A/m~2。（4）针对工程实际深井接地极设计结构,利用基于测井结果的精细化土壤电阻率模型,计算了常规工况及考虑钢套管外焦炭流失各工况下的电流密度分布,并根据结果预测了可能发生产气的位置及产气量,结果表明:在单极大地回路运行方式接地极注入额定电流3125A时,若钢套管外焦炭层完好,则接地极馈电棒表面和钢套管表面均不产气;若套管外焦炭层全部流失并与井外土壤层直接接触,则会在地下低电阻率土壤层电流密度最大的5个位置发生产气,井内总产气速率约为1.93L/h,根据单极大地回路运行最大不超过24h的设计标准,理论情况下最大产气量不超过46.3L。基于之计算了当气体无法排出形成气阻后新的电流密度分布,并设计了排气系统,对实际深井接地极开展了产气试验,试验结果与预期相符,井内并无产气,说明了深井结构参数设计的正确性。