高压限流熔断器价格低廉且能够比断路器更迅速地切断电路,因此在电力系统中广泛的用于保护发电机、变压器等设备。但高压限流熔断器在迅速切断短路电流的过程中,由于熔体熔化和汽化,会产生高温高压的电弧。在燃弧和熄弧过程中会出现很高的电弧电压同时伴随有巨大的能量释放,这些都有可能对电路中的其它设备带来危害。本文以高压限流熔断器开断短路电流试验系统为平台,系统地研究了高压限流熔断器开断短路电流时的暂态过程,为熔断器的选择以及熔断器在使用过程中带来的热效应和过电压问题的解决提供依据。高压限流熔断器开断短路电流暂态过程的实质即是熔体由温升到燃弧再到熄弧的复杂电弧过程。同时也是一个弧隙电阻从小到大的非线性变化过程,即弧隙由良导体变为绝缘体的过程。在整个暂态过程中熔体经历了固、液、汽三种相态的转变。本文分析了熔体熔断过程的电流场和温度场的变化,并根据能量守恒定律把电流场和温度场方程联立起来,建立了描述熔体熔断过程的热电耦合数学模型。充分考虑到高压限流熔断器完整电弧过程中熔体的相态变化,建立了常规的弧前熔体模型和能够等效燃弧及弧后过程的增长简化圆筒熔体模型。采用有限元分析软件ANSYS对该模型进行分析,根据实际试验条件设置边界条件、初始条件,加载电流负荷,模拟了熔体熔断的全过程,得到了熔断器熔断的弧前时间—电流特性和非线性电阻—时间特性,为后续熔断器开断短路电流暂态过程的仿真计算提供了数据。最后利用工程计算软件MATLAB建立了高压限流熔断器短路电流试验系统的数学模型,将熔断器作为一个时变非线性电阻带入到模型中,通过仿真计算得了到高压限流熔断器开断短路电流过程中产生的过电压、限流特性、焦耳积分值I2 t以及电流变化情况,从而全面地反映出高压限流熔断器的暂态过程。各个特征参量的仿真计算结果与实际试验所得结果均比较接近,可作为熔断器设计和使用的依据。