随着我国大批水电站建设、输电线江河跨越和城市地下综合管廊建设的开展,气体绝缘输电线路(Gas Insulated Transmission Line,GIL)因其传输容量大、单位损耗低、受环境影响小、寿命长、运行维护方便和可靠性高等优点得到了广泛的应用。准确计算GIL运行时涉及的物理量和物理特性,为设计和运维提供理论依据,对保证GIL的安全可靠运行具有重要的意义。首先分析了GIL各个物理场的数学模型及其之间的数学关系,建立了GIL多物理场仿真数学模型;并基于有限元法对GIL的电-磁-热-流-力多物理耦合场进行了研究,仿真计算结果与实验数据或理论计算吻合,验证了GIL多物理耦合场仿真模型的正确性;然后分析了多物理场的电-磁、热-流和热-力分布规律,讨论了邻近效应、边缘效应和压缩因子对仿真结果的影响;最后引入特性变化率,对壳导比、负荷电流、环境温度和气体压力这四个因素对绝缘裕度、温度、热膨胀位移等多物理特性的影响和各个物理特性关联关系进行了研究;提出了绝缘裕度、外壳温度和热膨胀位移的拟合公式,对这三个特性进行了深入分析,以便GIL的结构设计和运维管理。上述研究结果表明:GIL电场分布集中于导体处,温度和热膨胀位移分布不均匀,流场和热场在边界层区变化剧烈、在主流区变化小;邻近效应和压缩因子对模型影响较小,单元长度长于7.5m时可忽略边缘效应;壳导比增大,绝缘裕度降低,温度升高,热膨胀位移增大;负荷电流增大,温度升高,热膨胀位移增大;环境温度增大,温度升高但温升基本不变,热膨胀位移升高;气体压力增大,绝缘裕度变大,温度降低,热膨胀位移降低。研究成果可为GIL的产品设计和运维管理提供理论依据,对保证GIL的安全可靠运行具有重要的意义。