气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)作为电力系统中重要的开关设备,以优异的电气性能在国内外得到了广泛应用,但内部电弧故障(Internal Arcing Fault,IAF)被认为是在GIS的寿命期间可能发生的最严重的故障,内部燃弧故障不但会对设备的安全可靠性产生影响,而且会对运行维护人员和周边区域人员的安全造成严重威胁。对GIS内部燃弧进行分析,可以节省大量的测试费用,缩短新产品的开发周期,计算结果可以作为改进现有产品和开发新产品的指导基础,对于我国GIS的发展有着重要的意义。本文以252k V GIS为对象开展相关研究,主要内容包括以下几部分:首先,研究内部燃弧故障特性及机理,明确GIS内部燃弧故障的发展过程、行为特征;根据研究对象,确定试验标准与合格判据;进行内部燃弧故障试验,记录电弧电流、电弧电压及气体压强等试验结果。其次,运用搭建的故障电弧模型计算电弧能量;基于改进标准计算法(Improved Standard Calculation Method,ISCM)提出增强型改进标准法(Enhancement of Improved Standard Method,EISCM),根据上述两种方法对燃弧室内气体压强进行数值仿真计算,并将所得结果与试验结果对比,以验证上述两种数值仿真方法的有效性和后者的优越性;同时基于壳体烧穿概率学模型进行了烧穿数值仿真计算。再次,明确GIS壳体防护的标准和方向;考虑气体压升和壳体烧穿两个内部燃弧故障外部效应的表征参量,通过数值仿真计算,分析壳体壁厚、内径、长度以及端部法兰厚度和防爆膜爆破压力、面积对两个表征参量的影响;结合上述结果提出一种壳体结构优化设计措施,并对其进行数值仿真计算。最后,采用VBA和SQL混合编程的方式设计GIS内部燃弧故障数值仿真平台,其包含“登录退出”、“数据输入”、“数据转换”、“数据管理”等多个模块,同时采用My SQL数据库存储数据,实现仿真数据的查询和遍历。