雷害是由自然气候条件引起,它对电力系统会产生极大的危害性。雷击跳闸率是检验电力系统输电线路雷害防护能力的重要参数,可靠降低雷击跳闸率是防雷领域诸多科研工作者共同追求的目标。造成雷击跳闸事故的过程分为四个阶段:首先,雷电侵入电力系统;其次,雷击过电压波使绝缘子闪络;然后,闪络建弧引发短路故障;最后,断路器跳闸引发系统停电。固相气流灭弧防雷间隙是一种外能式灭弧装置,其设计的基本思想是:灭弧装置在绝缘子闪络阶段产生灭弧信号并触发灭弧气丸产生高速气流,高速气流使得电弧受到深度抑制,避免系统引发短路故障。根据上述理念,本文通过理论分析、建模仿真、数值模拟、试验分析等方式进行研究,为固相气流灭弧防雷间隙的研究、升级、改进等提供了重要的研究成果,其中主要完成工作有:1.根据电弧能量平衡理论提出了MHD磁流体模型及mayr电弧模型进行了理论研究,该两种模型能有效解释电弧的形成、稳定燃烧、熄灭过程的数学过程及物理意义。2.在COMSOL MUTIPHSICS软件平台搭建了110kV输电线路绝缘子模型和灭弧装置模型。MHD磁流体理论中可认为:电弧的形成是由于间隙两端向弧柱提供焦耳热,使得电弧内能升高、温度增加、电导率增加、电弧的熄灭过程是电弧自身的传导、对流、辐射散热大于两端的焦耳热,使电弧内能减小、导电性能减弱,绝缘强度恢复。3.增强灭弧装置的气流速度是增强电弧对流散热的主要方式,一定程度上改进灭弧气丸的产气速度对熄灭电弧及抑制电弧重燃有积极意义。4.搭建固相气流灭弧防雷间隙的实验平台,测定了该灭弧装置的U50%、伏秒特性、绝缘配合比、灭弧响应时间、灭弧气流速度等重要参数。根据工频大电流灭弧试验验证了该装置熄灭工频大电流短路电弧的有效性。5.在PSCAD/EMTDC软件平台搭建了固相气流灭弧模型。灭弧响应时间及功率耗散两个控制参数决定了装置熄灭电弧、切断短路故障及抑制电弧重燃的能力。6.根据线路的实际情况提出了一些对固相气流灭弧防雷间隙安装及使用的相关建议。