北极星智能电网在线讯:近年来，随着我国特高压电网的逐步建立，以SF6气体作为绝缘介质的封闭式组合电器(Gas Insulated Switchgear, GIS)，由于其结构紧凑、可靠性高、维修周期长且节省安装空间等优点，已经得到了广泛的应用。
GIS中的隔离开关在其投切空载短母线时，由于间隙电弧放电会产生特快速暂态过电压(Very fast transient overvoltage, VFTO)，严重影响了电力系统的稳定运行和相邻电气设备的安全使用。
VFTO是一个在连续多次电弧放电过程下产生的阶跃电压波。GIS隔离开关电弧放电过程的研究，不仅对VFTO的仿真计算[3]具有重要的意义，而且对于隔离开关的设计、选型和结构的改进等都具有重要的工程应用价值。电弧放电是气体放电的一种形式，由气体击穿至形成电弧是一个非常复杂的物理过程。GIS隔离开关间隙击穿进而电弧放电，是VFTO产生的根源，其电弧放电过程是影响VFTO波形的根本因素，但一些相关的理论目前尚未完全统一，有关GIS隔离开关电弧放电的研究正处于不断的发展之中。
2.GIS隔离开关电弧放电过程的理论分析
隔离开关电弧放电过程与很多因素密切相关，本文认为集中体现为2大类，即确定性因素与非确定性因素。确定性因素包括：开关线路的电压等级，开关的型式结构，最大间隙击穿电压等;不确定因素包括：重复击穿的次数、击穿时刻和熄弧时刻，电弧电流大小及其持续时间，电弧电阻在不同阶段的取值等等。数学建模与仿真已经成为研究电弧放电的重要工具。电弧是一个复杂的动态物理与化学过程。在电弧模型的研究初期，Cassie和Mayr提出了获得普遍认可的经典黑盒模型。此后，许多学者对黑盒模型进行了演绎和推导，进而提出了一些新的模型。当前，隔离开关电弧的数学模型多以黑盒电弧放电的数学模型或Toepler电弧模型为基础进行改进，通过对电弧实验数据的拟合来确定模型中的物理参数。
目前，对GIS隔离开关电弧放电的研究中，多是针对临界击穿电压的测量或数值计算，而对于开关间隙击穿过程的研究很少。
击穿过程也即电弧的形成过程，根据气体击穿理论的流柱理论，开关开断过程中，击穿总是由介质最薄弱那点引起，然后贯穿动静触头之间，从而形成连贯的放电通道，导致间隙击穿产生电弧。气体的击穿过程对于后续电弧的发展变化过程以及VFTO的陡度具有决定性的意义。当前在描述开关间隙“击穿过程”的电弧弧模型的研究方面，比较有代表性有指数衰减模型、双曲线模型、Toepler击穿模型等。其中，指数衰减模型是由麦也尔电弧模型推导简化而来，该模型可以基本描述电弧放电时的弧阻变化，用指数函数近似表示为：
