近年来,我国一些城市由于线路电缆化率提高等原因造成配网电容电流骤增、消弧线圈补偿能力不足的情况,从而出现接地故障电弧难以自熄,引起电缆燃烧、变电站发生火灾等一系列问题,将电容电流严重超标的小电流接地系统改造为小电阻接地系统是有效解决上述问题的方案之一。不同地区进行小电阻接地方式改造时面临不同问题,中部某地区在改造时存在以下问题:站外配电变压器发生高压侧故障时,可能造成地电位抬升引起低压侧安全隐患;配网发生高阻接地故障时,现有保护易出现拒动现象,不能对其进行可靠保护。本文根据电路定理分析了小电阻接地系统发生单相接地故障的等值电路,系统总结了稳态和暂态两个时段的故障电流特征;阐述了电弧放电的产生机理、特点以及常用的电弧模型,并结合高阻接地故障的特征,建立了合适的电弧数学模型。针对小电阻接地系统发生单相接地故障时站外配变低压侧存在人身安全隐患的问题,首先采用Matlab/Simulink搭建了配网中性点经消弧线圈接地系统（NES）向小电阻接地系统（NRS）的线路负荷倒切模型,基于站外配变外壳保护与工作保护共接地的背景,模拟碰壳故障的发生,仿真得到不同电阻下接地故障点的电流,故障点对地电位变化和流经人体的电流情况;同时,基于电磁场理论建立了接地装置的有限元模型,可以得到故障点处的地电位、跨步电压分布情况;结合人体的安全电流大小、时间,安全电压,针对性地提出了相应的防护措施和建议。针对配网小电阻接地系统发生高阻接地故障时电流数值小,现有零序过流保护可能会不动作的问题,首先分析NRS接地故障等值电路,得到故障、健全线路之间零序电流幅值、相位差异大的特性,并通过仿真对典型过渡电阻下线路间零序电流波形进行对比从而验证了上述特性;然后采用一种利用Pearson相关系数对线路间零序电流波形进行分析、得到线路的平均相似度从而选择出故障线路的保护方法;其次搭建了小电阻接地系统单相接地故障模型和控制论电弧模型,在不同系统（电缆线路系统、混合线路系统）中,设置典型故障类型、故障过渡电阻、故障点位置、故障合闸相角作为故障条件,验证了方法的有效性。