作为电力系统中的重要传输设备,气体绝缘封闭开关设备（GIS）母线虽然有结构紧凑、通流能力强等优点,但也面临着电流大、损耗发热严重的难题。为了降低其过热风险,保障其安全可靠运行,需要通过电磁热流耦合方法对其进行发热分析,然后通过优化手段或优化结构来降低其发热。此外由于SF₆气体的强温室效应,采用SF₆/N₂混合绝缘气体取代GIS中的纯SF₆气体是未来的发展趋势。现有对SF₆/N₂混合绝缘气体的研究主要是在耐电强度和绝缘,还没有涉及到混合绝缘气体在GIS母线中的温升特性,温升是影响环保绝缘气体取代SF₆气体的重要因素,因此对充有混合环保气体的GIS母线进行多物理场耦合分析研究内部温度分布规律,以及研制GIS温度在线监测系统具有重要意义。本文采用ANSYS对充有30%SF₆-70%N₂混合绝缘气体的GIS母线建立了电磁-流体-热多物理场耦合仿真模型,采用流体多组分传输的有限元分析方法,研究了GIS母线上电磁场与温度场的分布规律,仿真结果表明:GIS内导体和壳体顶部温度均高于底部,温度呈左右对称、上高下低的阶梯状分布;GIS外壳与导体的温升跟随负荷电流增大而增加,与环境温度间成线性关系;随着气体压强的增加,外壳与导体的温升渐渐降低;随着SF₆气体组分的增加,导体温升降低的幅度逐渐变缓。设计了基于红外传感的GIS温度在线监测系统,可以实时远程在线监测GIS母线温度并实现故障预警,从而保证设备的安全稳定运行。通过测试某电压等级为126KV的GIS系统对仿真结果进行了验证。研究成果可以解决高压GIS在线测温难的问题,有助于GIS设备故障的提前检测和排除,也能为混合绝缘气体在GIS中的推广应用提供理论依据。该论文有图39幅,表6个,参考文献63篇。