随着我国电力工业的高速发展和电压等级的不断提高,气体绝缘变电站(GIS)在我国电力系统中得到越来越广泛的应用。随着GIS运行电压等级的提高,因隔离开关、接地开关和断路器的操作引起的快速暂态过电压(VFTO)将更加严重,对运行安全造成威胁。因此,对GIS内部快速暂态过电压进行测量研究,具有非常重要的意义。本文首先介绍了几种VFTO测量方法的电路结构与测量原理,并通过ATP仿真建模分析各种测量系统方波响应特性及其影响因素,对比分析了各种测量系统的优缺点。研究结果表明,锥形电容分压器测量系统方波响应特性良好,受杂散参数影响较小,但存在着电容分压器与传输电缆不易匹配,安装不方便的缺点。环形电容分压器测量系统安装比较容易,但存在着传输电缆不易匹配,方波响应波形存在振荡的缺点。微分积分测量系统的测量电极安装比较方便,但是方波响应受杂散参数影响较大。本文随后提出了一种片式电极结构电容分压器测量系统,既具有安装方便的优点,同时也避免了方波响应波形存在振荡的缺点。为校验片式分压器测量系统方波响应特性,本文还设计了校验用方波源及GIS管道1:1模型。通过ATP仿真与方波响应实验相结合,对比研究了所设计测量系统的方波响应特性及其影响因素。实验结果表明,片式电极结构电容分压器测量系统方波响应上升时间小于5ns,稳定时间小于20ns,其特性满足设计预期,可以用于GIS中VFTO的测量。