随着高压输电网容量的持续增大，电网的短路电流水平不断提升，高压SF6断路器作为高压电网中至关重要的保护和控制设备，也面临着越来越严峻的考验。开断性能是高压断路器的关键性指标，也是高压电器领域的核心研究问题。而从实验角度开展相应研究不仅研究周期长而且费用极高，因此，利用仿真计算手段，围绕断路器开断性能优化提升，以断路器弧后击穿特性为评价指标，开展高压断路器电弧磁流体仿真研究是一个经济实用的选择。这不仅可以为灭弧室的优化设计提供指导依据，也有助于节约开关电器的研发成本，对电网系统的安全稳定运行也具有重要意义。
由于当前高压SF6断路器弧后击穿特性缺乏深入的研究，难以对其开断特性进行定量、准确地评估。基于此，论文在考虑了弧后热击穿和弧后电击穿特性的情况下，建立了高压SF6断路器的磁流体动力学（Magneto-hydro-dynamics，MHD）电弧仿真模型。弧后击穿与否和零前燃弧过程的关系十分密切，论文将MHD电弧仿真模型和弧后击穿模型相耦合后提出了高压气体断路器弧后击穿特性仿真计算方法。并利用T100s开断实验对弧后热击穿仿真方法进行了验证。
近区故障（short-line　fault，SLF）因为初始瞬态恢复电压上升率（RRRV）相当高，极为容易发生热击穿，是较难开断的故障类型。论文借助计算机仿真分析手段，探寻了一台252kV/63kA型号断路器近区故障开断能力的不足，研究了近区工况下断路器的热态气流场、电弧电压及弧后击穿特性等。结合模拟分析对原始灭弧室结构进行优化设计，提出了对喉部加长、提高分闸速度、增大压气室外径等优化方向。计算结果表明各方案都对近区热开断有改善作用，尤其是增大压气室外径为1.3倍时，RRRV由1.144kV/μs提升至10.067kV/μs，能够满足近区故障开断要求。
针对国产断路器普遍存在的60Hz短路电流开断难题，论文将弧后击穿特性仿真方法应用于252kV压气式断路器在60Hz条件下开断的分析之中。依照相同燃弧时间计算了50Hz和60Hz条件下断路器零前温度场、零前电弧电压和电导、弧后热恢复阶段弧后电流发展等。计算得出60Hz短路电流开断时，其较高的电流斜率不利于零前电弧热量的散失，导致电流过零时刻弧隙气体温度的恢复不足。根据分析结果给出了适当延长喷口喉部以加强过零前气吹冷却并增强喷口烧蚀的灭弧室优化方案，仿真结果表明同一开断条件下的临界RRRV由1.31kV/μs提高到了2.30kV/μs。
本文提出的基于磁流体动力学建模的高压SF6断路器弧后击穿特性仿真方法在典型工况下得到了应用，为开关电器的优化设计和性能提升提供了理论方法。