开关柜内部的电弧故障,在短时间内引起柜内压力上升给设备和人身安全造成重大威胁,不容忽视。研究开关柜内部短路燃弧压力升特性,提出抑制开关柜内部短路燃弧压力升的措施,是开关柜设备故障研究领域迫切需要解决的问题。针对开关柜燃弧压力升问题,论文主要从小封闭容器内短路燃弧试验和仿真、实际开关柜短路燃弧压力升仿真,以及负压室设计研究三个方面展开:首先,分析了开关柜内部短路电弧以及发生短路燃弧时的能量平衡机制,提出了基于CFD的间接耦合分析方法,采用CFX仿真分析了小封闭容器内短路燃弧压力升分布,开展了小封闭容器短路燃弧试验,验证了仿真方法的正确性。此外,为了保障仿真分析的精度,提高计算效率,分析了网格数量、网格类型、仿真时间步长、电弧尺寸、电弧能量以及电弧位置等参数对计算结果的影响,主要研究结论有:对于本文分析的小封闭容器,当采用六面体或六面体核心网格分析时,网格数达67996时,再增大网格数量、采用不同网格类型、改变电弧尺寸和电弧位置时对计算影响不大;仿真时间步长对计算结果存在一定的影响,综合计算效率和计算精度建议前3 ms采用自适应时间步长,3ms后采用固定步长5×10-7s分析。然后结合实际开关柜物理模型,以断路器室作为分析对象,对模型进行合理的等体积简化;获取了封闭和开口时断路器室在发生短路燃弧时隔室内压力升变化特性,研究结果表明当开关柜断路器室发生短路燃弧故障时,隔室内压强在燃弧初期波动较大,柜体壁面上的点压强波动较大,不同位置发生短路电弧故障时隔室内压力升相差不大;当短路电流为40 kA时,封闭条件下断路器室内短路燃弧30 ms时的超压值达689.47 kPa,柜门受到的冲击力达401.68 kN。论文最后重点分析了 3个泄压盖的设计对隔室内压力升抑制效果,包括泄压盖的开启和加负压室对隔室内压力升的抑制效果,按照柜门能承受的最大压力分析,开启1、2、3个泄压盖柜门的压力都不会超过其临界值,且都能允许一定时间的开启延时,其中开启1个能允许的最大开启延时为大为7 ms,开启2个和3个能允许的最大开启延时为10ms。负压室对隔室内压力升有一定的抑制作用,与开泄压盖相比,负压室对隔室内短路燃弧压力升的抑制效果较好,按照相同时刻开启1个泄压时,有负压室时柜门压力在泄压盖开启后的上升幅度减小,柜门承受的最大压力减小了 6.5%;燃弧20 ms有负压室时柜门受到的冲击力比仅开启泄压盖时减小了 15.9%;按照泄压盖受力条件开启时,有负压室时柜门的最大压力比无负压室时减小了 22.2%,燃弧20 ms有负压室时柜门受到的冲击力减小了 16.2%。