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随着GIS设备投入量及使用时间的增加,发热故障越来越突出,而GIS设备密封在充有SF6气体的金属外壳内,内部发热不易察觉,现有发热检测方式不能够有效监测设备发热情况。本文基于此现象,围绕GIS设备的发热故障特征、发热机理、发热检测方法开展研究,根据仿真计算得到各部件间发热温升规律,对不同情况下的GIS设备,提出相应的发热检测方法建议及应用需求分析。具体研究内容分为如下:（1）介绍了GIS变电站及主要设备,并对主要发热设备——母线、隔离开关的发热故障特征,进行重点分析。（2）采用传热学理论,研究了GIS设备的发热机理,主要对母线、隔离开关的热源及热量传递过程进行研究分析。（3）根据GIS母线、隔离开关的实际结构,建立了简化的物理模型,分别模拟了工频、短路情况下的温升,通过涡流场计算,模拟热源的产生,并进行涡流场-温度场-流场多物理场耦合计算,分析温升结果。（4）对GIS设备的发热检测方法进行了工程应用需求分析。根据温升仿真结果,对现有GIS设备的常用发热检测方法,进行检测原理介绍、检测特征分析、检测方式工程应用范围、对象、传感器的选择与安装进行分析。为GIS不同设备、不同使用情况的发热检测提供建议。（5）GIS母线导体、隔离开关动、静触头处,建议采用声表面波测温与红外辐射测温相结合的方法,并对发热检测装置的选择及安装布置方式进行研究。通过理论研究、仿真及检测方法工程应用需求分析,得到:（1）GIS设备中母线及隔离开关的发热严重,发热现象主要表现为烧蚀、烧融、烧毁等,发热原因主要有单相短路致热、接触电阻增大致热、绝缘设备出现裂纹、存在异物等引起放电烧蚀致热。（2）通过发热机理分析可以得到:（1）GIS母线的热源来自导体通流后的焦耳损耗、外壳的涡流损耗及太阳辐射;热量传递主要指母线导体、外壳自身固体传热与辐射,导体、外壳、SF6气体及环境温度之间的传热与辐射;（2）GIS隔离开关的热源与母线类似,但需要加入接触电阻带来的电阻损耗;热量传递过程与母线类似,需要加入屏蔽罩自身传热及与SF6气体间的传热。（3）工频、短路情况下温升仿真,可以得到:（1）水平放置的GIS母线、隔离开关温度上高下低,横截面温度分布、气体流速分布左右基本对称;（2）环境温度为20℃时,随通流时间增加,母线导体、外壳温度先快速增加,之后温升变慢,最终趋于稳定,导体温度略大于外壳温度;隔离开关触头及屏蔽罩温升明显,外壳随导体触头温度,发生微小、非线性、正相关变化。（3）GIS隔离开关发热更加严重,母线及隔离开关热平衡状态时,上层温差较小,气体对流明显,下层温度梯度分明,对流很小,温度最高点在某一相导体、动静触头的正上方附近,最低点均出现在外壳最下部,温度检测可将设备温度最高点作为检测部位;（4）对于将投入运行及故障停电后的GIS设备,建议采用回路电阻法,判断有无因接触不良引起发热的部位;对于已投入运行的GIS设备的发热检测,建议采用红外热像法,通过测量外壳表面温度,反推内部触头温度及过热点位置;对于新设计研制的GIS隔离开关,可以在设计过程中采用声表面波法,红外辐射法或分布式光纤光栅法来进行温度监测。（5）GIS母线导体的发热检测,建议采用红外热像法整体测温,对母线节点处、隔离开关动、静触头处,建议采用声表面波测温与红外辐射测温相结合的方法,GIS触头的发热检测依据温升范围及仿真结果,进行传感器的选择、布置。根据上述内容,本文的创新点如下:（1）根据GIS设备的发热故障特征,模拟工频及短路情况下GIS设备的温升;（2）对常用发热检测方式,在GIS测温方面的应用需求进行分析。