随着我国工业化和智能化的发展,各个行业对用电的需求不断提高,电力系统也在增容和扩张。局部地区用电负荷密度的增长使得电力系统发生短路故障时的故障电流不断提升,甚至超过了线路上断路器的开断水平,加装限流器是限制短路电流的有效措施。在开关分闸时,触头间会产生电弧,电弧电压可以用来驱使电流转移和限制。本文主要对快速提高开关中空气电弧电压的方法和影响因素进行数值计算和分析,并将快速提升弧压与故障电流转移耦合,实现故障电流过零点前完成转移和限制,分析了弧压提升对转移限流过程的影响。基于磁流体动力学(MHD)理论,本文建立了气吹灭弧室电弧仿真的数学模型。将洛伦兹力作为动量守恒方程的源项,将焦耳热和辐射损耗作为能量守恒方程的源项实现流体力学和电磁场之间的多场耦合。与当前空气断路器普遍研究的采用磁场驱动电弧进入铁磁栅片区域并被切割为若干短弧相比,本文主要研究在灭弧室的进气口处施加气流来驱动电弧运动,并采用绝缘栅片来拉长和冷却空气电弧以提高电弧电压。本文基于商业软件FLUENT平台并对其进行二次开发,对气吹灭弧室中的多物理场耦合进行数值计算,仿真了稳态电弧作为初始条件在气流场作用下的运动和弧压提升过程,分析了灭弧室内各个物理场的分布。仿真分析了触头打开过程中电弧受气流场驱动的运动和电弧电压变化。为了尽可能短的时间获得尽可能大的电弧电压,比较分析了包括栅片材料、栅片间距和气吹压力、栅片形状、栅片排列、出气口位置和大小、电弧电流大小在内的不同因素对电弧运动和弧压变化的影响。最后设计了基于FLUENT和PSCAD的联合仿真方法,将电力系统短路故障的暂态分析同开关动作后电弧发展过程结合起来,对短路电流的转移和限制过程进行联合仿真。分析了在不同时刻投入限流器的限流效果,利用快速提升的高弧压可以驱使故障电流在过零点前完成转移限制。仿真分析转移开关气流入口压力对转移限流时间的影响。本文对电弧运动及弧压提升和转移限流的研究可以为开关电器领域中基于提升弧压和电流转移的应用提供一定的指导作用。