真空断路器以其体积小、节能环保、寿命长、可靠性高及免维护等优点,在中压电压等级电网中得到广泛应用。在电力系统中,真空断路器担负着控制和保护双重任务,其运行性能直接关系到所在系统的可靠性、稳定性与安全性能,而真空灭弧室是真空断路器的核心部件,高参数性能的真空灭弧室设计对于提高真空开关的整机绝缘与开断性能具有理论和工程意义。本文基于经验公式得到24kV纵磁真空开关结构基本参数并建立电磁场仿真数学模型,根据主屏蔽罩端部圆角不同开口方向提出两种屏蔽结构,采用有限元法作为电场数值求解工具,对灭弧室全场域电场进行数值计算与分析,对比分析表明灭弧室内部电场分布受悬浮屏蔽罩结构影响较大；当屏蔽结构开口方向朝向瓷套外壳时,场强峰值较小,灭弧室内部电场分布较为均匀。在确定初始结构方案的基础上,以悬浮屏蔽罩和动、静触头结构参数为优化设计变量,采用改进遗传算法进行绝缘结构优化,寻求最优参数值。通过对比优化前后绝缘结构的电场分布,得到满足实际工况要求的绝缘优化结构。在上述研究基础上,根据电场计算与分析所得出的结构参数建立杯状触头模型,采用有限元法数值计算,求得其电流密度和纵向磁场强度,并对所得电流密度分布、纵向磁场分布、导体电阻及涡流引起的滞后时间进行图形化处理。仿真结果分析得知,触头边缘磁场最小,梯度较大,而触头间隙中心平面上磁场只有触头表面的一半。为提高触头系统的纵向磁场强度,在触头边缘加设开槽不完全贯通的铁芯结构,纵向磁场平均值增大,触头边缘的纵向磁场得到改善,电极表面有效利用率提高,纵向磁场分布较为均匀,但滞后时间增大。考虑触头结构参数对滞后时间的影响,可通过后续参数的优化设计,得到综合考虑电磁耦合特性的灭弧室结构最优设计方案。