雷电是电网第一杀手,严重影响电网的供电可靠性,其防护是世界级难题。因此加强输电线路的防雷保护是减少电网雷害事故、提高输电线路供电可靠性的关键。为了突破“阻塞型”防雷的瓶颈,近年来“疏导型”防雷取得了长足的发展。但是“疏导型”防雷的灭弧难题始终未能解决。另一方面,弧压缩原理与“阴极射流”现象虽很早就被研究,但用于防雷灭弧领域的可行性尚需论证。为了解决“疏导型”防雷的灭弧难题,本文将弧压缩原理与“阴极射流”现象应用于灭弧防雷领域,研究出一种压缩灭弧防雷方法,发明了一种压缩灭弧防雷装置。本文通过理论分析、仿真模拟与试验验证相结合的方法验证了压缩灭弧防雷装置的防雷效果。具体研究内容如下:(1)理论分析:建立一维壁稳弧的弧柱通道模型,定量分析弧压缩原理与“阴极射流”现象,得出压缩管对电弧具有机械-自磁-机械的压缩机制,以及此压缩机制下电弧机理变化:弧柱直径极度缩小,温度、通流密度显著提高;电弧轴向压力以平方倍的关系转化为径向压力,且“磁抽吸”使得冷气分子在压缩管内富集。前者是触发膨胀灭弧气流的能量来源,后者是产生膨胀灭弧气流的物质基础。分析了电弧—气壁系统的传热过程,传热使得气体压强极度增加,灭弧能力强劲。建立链式电弧模型,量化膨胀气流作用下电弧的受力分析与运动速度,以此来比对熄弧判据。(2)利用FLUENT有限元分析软件仿真表明,灭弧气流依电弧而存在具有跟随性,0.2 ms时电弧即出现断口,但因气流物理惯性,其衰减速度远小于电弧温度的下降,“尾气”足以抑制电弧重燃。(3)大电流电弧灭弧试验表明,装置响应速度快灭弧气流力量强,使得电弧在0.3ms时出现多处断口,1.5ms时彻底熄灭,且并无电弧重燃现象。装置可有效熄灭几千安的大电流电弧。冲击雷电压试验,发现了并解决了装置的绝缘缺陷。并在此试验下发现装置对只有几十安的小电弧电流仍具有灭弧能力。对比大、小灭弧试验,可得:压缩灭弧防雷装置在几十安到几千安的电弧电流区间内具有“遇强则强”的自适应灭弧能力。理论分析、仿真过程、试验结果相互支撑、互为论据共同证明了压缩灭弧防雷装置解决“疏导型”防雷灭弧难题的有效性,并证明了弧压缩原理与“阴极射流”现象应用于防雷灭弧领域的可行性,实际挂网运行情况佐证了理论、仿真、试验的真实性。