一直以来因配网架空线路接地导致的人身伤亡事故频繁发生,而随着线路长度持续增长,穿越高密度人群区域的问题无可避免,配网线路接地故障引发的安全隐患愈加突出。跨步电压是表征故障发生后触电危害程度的关键参量,一方面它受配电系统结构影响,另一方面它也和接地环境、触电状态密不可分。因此,建立考虑地上地下综合影响的跨步电压计算模型,研究综合因素影响下跨步电压分布特性并提出相应的防护措施,具有重大的意义。本文首先推导了不同电力系统单相接地故障下入地电流与跨步电压求解的耦合模型,并通过算法实现了模型的计算。其中入地电流计算结果与专业的电力系统仿真软件计算结果误差小于3%,跨步电压计算结果与专业电磁场仿真软件计算结果误差小于5%,跨步电压的计算结果与实验测试结果误差不超过10%,验证了模型的正确性。所建模型解决了现阶段接地故障分析需在不同领域的仿真软件中来回人工切换,以及难以综合考虑电力系统、人体回路与地中电磁场相互影响下的跨步电压分析问题,该模型也解决了现有计算手段难以求解单相断线两端非金属接地故障下的入地电流与跨步电压问题,耦合模型为后续跨步电压影响因素分析与特殊工况下的研究提供了基础。进一步搭建了跨步电压分析比例试验平台,结合试验与仿真分析了不同人体触电面积、人脚陷入土壤深度、人体阻抗、接地线长度与埋深状态对跨步电压的影响。基于耦合模型分析了不同土壤环境参数的影响,并结合耦合模型与有限元软件分别分析了经接地装置接地、经混凝土杆塔接地与断线经两端接地三种特殊接地工况下的跨步电压影响规律,特性分析可为跨步电压风险评估与防护研究提供参考和依据。最后针对配电线路接地故障发生在农田中的特殊工况,开展了典型黏土含水率与土壤电阻率的测试实验,建立了水分渗透影响下的农田土壤电阻率模型。基于所建电阻率模型,结合耦合模型与有限元软件研究了水中不同接地状态、水田尺寸、水位与水分饱和层厚度等因素对农田跨步电压的影响规律,并针对直接接地故障、经接地装置接地故障与经混凝土塔接地故障三种工况提出了对应的跨步电压降险防护方法。