随着GIS运行电压等级的提高,在330kV以上的系统中,GIS及其相连设备容易受到操作隔离开关所引起的快速暂态过电压(VFTO)造成的绝缘威胁。因此在超高压与特高压GIS产品设计时,必须考虑VFTO的影响。VFTO的计算过程中,GIS设备模型的选取直接影响计算结果的准确程度,其中隔离开关的电弧模型尤为重要。本文从GIS本体结构出发,借鉴课题组三维电场的分析结果,在获得较准确的GIS设备等效模型及其参数的基础上,根据分布参数理论与电弧的动态物理过程,以及目前常用的两种电弧模型,提出了分段式电弧模型。并结合550kVGIS实际线路,利用FORTRAN语言和MATLAB软件详细计算了三种电弧模型条件下GIS内部的VFTO,分析了不同电弧模型对VFTO特性的影响。结果表明,分段电弧模型能够准确地模拟隔离开关电弧的物理过程,对于VFTO的数值计算与特性分析是实用的。其次,针对550kVGIS隔离开关触头间隙长时间(20min)燃弧故障,提出断路器的分布参数模型,研究了断路器内部VFTO的分布情况,以及VFTO对断路器中并联电容的危害,并讨论了断路器中合闸电阻对VFTO的影响。结果表明,VFTO在双断口断路器两个并联电容上的分布存在差异,在长时间的VFTO作用下,并联电容受到了热击穿的威胁,这也是造成此次事故的主要原因。同时研究结果还表明断路器中的合闸电阻可以有效抑制VFTO的幅值,缩小VFTO的频率范围。最后,结合1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程,计算了特高压GIS中的VFTO。分析了隔离开关的投切电阻对VFTO的抑制效果,以及氧化锌避雷器对VFTO的影响,并根据诸多的计算分析结果,提出了VFTO的抑制措施,以确保GIS正常运行。