断路器是电力系统运行中的关键设备,关系着电力系统能否稳定运行。而高压套管是断路器绝缘中的重要部分,高压套管的电气绝缘对断路器的运行维护至关重要。鉴于在北方寒冷地区,SF₆断路器的套管爆炸事故时有发生,为满足500kV系统输电可靠性的要求,防止断路器连接套管爆炸的事故再次发生,本文采用COMSOL Multiphysics有限元分析软件对断路器复合套管的电场强度进行了分析,给出有限元建模的发现、复合套管的分布规律和运行维护意见。首先,本文对有限元求解电场问题的方法和过程进行了归纳和总结,并对有限元建模过程可能存在的网格生成、无穷远边界选取、材料选取、瞬态波电压拟合等问题进行了分析。得出了无穷远设置直径为10倍套管直径的圆柱无穷远域能够在保证计算精度的情况下减少计算量的结论。并且得到了标准雷击波形和标准操作过电压波形的双指数拟合形式。研究结果为有限元计算套管电场分布提供了理论支持。其次,本文在分析断路器套管结构的基础上,利用有限元分析软件,建立了多种环境条件下的电场分析模型:理想环境下模型,覆雪条件下模型,污秽条件下模型。并研究了工频电压、操作过电压、雷击过电压条件下模型的电场分布,得到了外界环境对内部电场强度影响的分析结果和结论。最后,本文还利用三维有限元模型和超级计算机服务节点,对存在SF₆液化情况的套管内部电场强度进行了分析。对两种三维网格生成方法进行了比对,并根据可能的电气参数得到了最大可能电场强度值,指出SF₆液滴可能是产生事故的原因,并给出了改进措施。还通过对计算结果的分析,得出了一些具有实用意义的结论,为工程设计提供有益的借鉴。