GIS中隔离开关操作产生的特快速暂态过电压（VFTO）对GIS等电力设备绝缘造成很大威胁，迄今为止，国内外对VFTO造成GIS击穿事故的原因及绝缘破坏机理缺乏统一认识。因此，研究VFTO下GIS典型绝缘结构放电特性对认识VFTO下SF6气体放电机理以及优化GIS绝缘配合具有重要的理论意义和工程应用价值。
论文搭建了VFTO作用下GIS放电特性实验研究平台，包括VFTO模拟装置及放电过程中电压电流及图像诊断系统。VFTO模拟装置采用直线式紧凑型Marx发生器与陡化间隙一体化结构，使得放电回路残余电感更小，实现了陡前沿、高峰值VFTO的产生，VFTO幅值达2.5MV、上升时间49ns、振荡频率7.5~8.5MHz、振荡系数0.35~0.8。平台的建立为研究VFTO作用下GIS典型绝缘结构放电特性提供了必要手段。
论文对VFTO和雷电冲击下SF6间隙放电特性进行了对比研究。结果表明：稍不均匀电场间隙在VFTO下的50%击穿电压高于雷电冲击电压，极不均匀电场间隙在VFTO下50%击穿电压随电场不均匀系数和气压增加会低于雷电冲击电压，表明陡前沿冲击电压试验对GIS设备中电场集中的绝缘缺陷检测更有效。在此基础上，给出了稍不均匀电场间隙击穿电压的经验公式，获得了间隙击穿电压随VFTO振荡系数的变化规律。并结合SF6放电物理过程，建立了SF6气体间隙伏-秒特性预测的数学模型。研究发现了VFTO和雷电冲击下，极不均匀电场中SF6间隙放电的“极性效应反转”和“驼峰”现象。　
研究了VFTO和雷电冲击作用下，110　kV支柱绝缘子和500　kV盆式绝缘子在正常和附着针状金属微粒缺陷状态下的闪络特性，得到了缺陷位置、尺寸对绝缘子闪络特性的影响。研究表明，缺陷绝缘子在VFTO下50%闪络电压会比雷电闪络电压低近10%。从电荷积聚和能量注入两方面研究了绝缘子放电发展过程，建立了绝缘子沿面闪络的流注-先导模型，对实验得到的闪络规律进行了合理解释。
研究了间隙距离一定电极曲率半径对SF6间隙击穿特性的影响。结果表明：冲击电压下，SF6气体不均匀电场间隙放电也呈现出长空气间隙中所谓的“临界半径”效应。随电极曲率半径减小，间隙50%击穿电压减小，当曲率半径小于“临界半径”Rcr时，击穿电压基本不变。发现Rcr不仅随气压的减小而增加，而且也随波头时间的减小而增加，并提出了先导击穿的临界电荷判据来对该现象进行解释。从不同气压下空间电荷迁移和扩散的角度对“极性反转”现象的形成机制进行了解释。建立了SF6气体间隙和绝缘子沿面放电的流注-先导模型，从空间电荷对流注-先导放电形成和发展影响的角度对有无绝缘子存在时的“驼峰”现象进行了合理解释。