随着电力系统的不断扩张，输电线路的受雷概率也逐渐增大，雷击跳闸导致的停电停工严重影响了经济的发展与人民正常生活的稳定。传统防雷方法虽然已经取得了一定成效，但是仍然受到雷击强度、雷击类型、雷击方式等不可控因素的制约，在雷电冲击过电压下还是较容易引起闪络。
　　后续工频电弧的持续燃烧不仅会造成线路跳闸还可能引发电气设备的永久性损坏，带来巨大经济损失。因此，现阶段亟待提出一种能够有效降低线路雷击跳闸率、断线率和事故率的新型防雷措施，以应对日益严重的雷害威胁。
　　本文所研究的多管道灭弧装置具有多个电弧压缩管道，每个管道中部有引弧电极用来控制电弧路径，相邻管道构成灭弧室与气流喷口。装置采用了“冲击疏导，工频阻塞”的防雷理念，在雷电过电压下允许冲击闪络，但是不允许工频稳定建弧。在冲击电弧阶段，装置能够利用冲击能量触发膨胀压爆气流并作用于还未发展完全的工频电弧，有效地将工频电弧扼杀在极早“萌芽期”，避免线路雷击跳闸。本文通过理论建模、数值解析、仿真分析和一系列检测试验对多管道灭弧装置的冲击熄弧机理进行了深入研究。主要开展了如下工作并得出相应结论：
　　（1）对电弧在多管道结构中的发展特性进行了研究。其中包括：对交流电弧基本物理特性进行了分析，找出了有利于电弧熄灭的条件。建立了单元管道电弧发展和传热模型，得出电弧被压缩后急剧温升并将热量传导给管道空气是产生压爆气流的原因。总结出过零熄弧和冲击熄弧是多管道结构的两种灭弧方式，其中冲击熄弧占主导地位。
　　（2）结合电弧磁流体力学理论和欧拉高速气流场模型，建立了多管道结构中电弧耦合压爆气流的简化模型，并对该模型进行了近似求解。解析结果表明：温度的变化滞后于电弧电流的变化。冲击电弧过后电弧电流出现了短暂的回升，但在气流的持续作用下，电弧最终熄灭。管道中部是压爆气流的发展起点，在电弧发展极早期此处就可产生速度840m/s，压力0.9Mpa的高速、高压的气流。冲击分量衰减的同时，气流和压力也从管道中部逐渐向两端发展偏移。电弧熄灭后，两端出现了负向速度通量。
　　（3）利用多物理场仿真软件对多管道结构的灭弧过程和灭弧室几何结构优化进行了研究。其中，灭弧仿真结果显示，温度的瞬时变化是产生压爆气流的关键因素。从速度、温度和电导率分布云图上看，灭弧室内空气被急剧加热后，气流速度峰值可达900m/s。高速压爆气流吹带电弧从灭弧室喷出形成电弧喷射现象，0.2ms左右电弧能量断口基本已形成，尔后电弧电导率急速下降，在0.31ms附近完全熄灭。灭弧室几何结构优化分析显示，灭弧室的宽度和深度可以影响电弧的散热；减小管道偏转角可以增大起弧难度；灭弧室数量的提升有利于降低整体结构的电流密度。多管道结构在灭弧过程完结后会吸入新的空气介质，这种回流特性使其能够有效防护多次回击。
　　（4）通过试验测试了10kV多管道灭弧装置的主要性能。其中，放电电压试验和雷电冲击伏秒特性试验确定了多管道灭弧装置的雷电冲击50%放电电压和工频湿耐受电压，得到了装置的伏秒特性曲线，验证了装置在雷电过电压下能够保护绝缘子不发生闪络。大电流冲击试验验证了多管道灭弧装置能够切分冲击大电弧，压爆气流的触发具有快速性。工频续流遮断试验波形显示装置可以快速切断系统续流且不会重燃。冲击-工频联合灭弧试验表明，装置动作速度极快，在0.01ms时就能产生高速压爆气流。工频电弧被深度抑制，最终工频电流起弧峰值仅有1kA左右，电弧在0.35ms左右熄灭。通过500kV绝缘配合试验获得了组合使用时灭弧装置的最优绝缘配合比。
　　（5）通过对安装多管道灭弧装置前后的建弧率和雷击跳闸率进行计算得出，装置能够将线路雷击跳闸率大幅降低近85%。实际运行情况表明，多管道灭弧装置取得了较好的防雷效果，部分雷害严重的线路雷击跳闸率在安装装置后趋零。