多重雷电冲击导致的输电线路故障事故频繁发生,严重影响电网的安全稳定运行,由于雷电冲击具有多重特性,系统在遭受第一次雷电冲击后（主放电）,往往伴随着后续多次雷电回击,而大幅值的后续雷电冲击,给系统的雷电防护性能提出严峻的考验。本文针对多重雷击下断路器故障频发问题,建立多重雷电冲击下断路器介质恢复特性模型,分析计算断路器在多重雷电冲击下温度场、气流场以及电场分布与时变特性;并搭建雷电冲击下断路器间隙击穿模拟试验平台,研究断路器开断过程中的击穿特性;结合高压SF6断路器多物理场仿真分析以及模拟试验结果,提出断路器结构优化方法与绝缘配合方案,本文主要研究工作如下:（1）首先,建立了SF6断路器介质击穿与恢复特性模型。基于拉普拉斯方程和纳维斯托克方程建立断路器电磁场以及气流场计算模型,分析断路器开断过程中电磁场、热场及气流场分布特性;根据SF6电弧等离子体的物理特性,结合断路器灭弧室内部电场强度与粒子密度关系,运用流注理论气体临界击穿判据研究断路器介质击穿情况;（2）其次,获得了多重雷电冲击下断路器内部多物理场分布规律。通过建立多重雷电冲击下断路器介质恢复过程模型,分析计算断路器在多重雷电冲击下各物理场的时变特性;并研究不同重击穿雷电流峰值对断路器多物理场分布特性的影响;搭建多重雷电冲击下断路器触头烧蚀计算模型,分析多重雷电冲击下触头烧蚀角度对断路器多物理场分布特性的影响规律;（3）然后,开展了雷电冲击下断路器间隙击穿模拟试验研究。通过搭建雷电冲击下断路器间隙击穿模拟试验平台,研究断路器开断过程中的击穿特性;调整试验过程中断路器的触头开距以及充气气压,分析触头开距与充气压力对击穿电压的影响;利用纹影成像设备以及高速相机,观测断路器在开断过程中灭弧室内气流场变化发展过程;（4）最后,提出了SF6断路器结构优化方法与绝缘配合方案。基于断路器内部电场分布特性的影响因素,研究分析断路器在不同开断距离,不同开断速度以及不同烧蚀角度下电场分布特性;结合断路器的气流场分析结果,提出喷口型面结构的优化方法;利用电磁暂态仿真软件搭建雷电冲击输电线路模型,研究雷电冲击输电线路时断路器断口的过电压特性,并结合避雷器提出绝缘配合方案。