气体绝缘变电站(GIS)是电力系统的核心部件,在GIS中当进行合闸或者分闸操作时会引起动静触头之间的击穿,从而形成上升时间极短的快速暂态电压(VFTO)。触头间隙的燃弧和灭弧,在空载母线上留下了残余电荷,且残余电荷在隔离开关的触头和空载母线上分布是不均匀的,对VFTO影响很大。本文以252kVGIS实验平台隔离开关结构为基础,在考虑空载母线上残余电荷分布非均匀性前提下,建立仿真模型,开展隔离开关操作产生的暂态电压响应特性研究。为研究分析VFTO暂态特性,本文主要采用两种方法仿真分析VFTO。首先,仿真分析了母线残余电荷分布的极不均匀性。提出了利用有限元仿真和牛顿迭代相结合计算得到母线上电荷密度的分布,基于传输线模型,采用FDTD算法精确地分析考虑残余电荷分布非均匀性的VFTO。最后将采用FDTD计算结果与EMTP仿真结果进行对比验证。若EMTP模型母线初始值没有考虑以及绝缘子采用集总电容来等效,其仿真结果是不够精确的,验证了该方法的有效性。其次,基于三维仿真模型,通过有限元的方法,利用COMSOL三维仿真软件采用顺序耦合的方法将残余电荷的非均匀分布考虑在内,仿真了隔离开关操作瞬间GIS内部的瞬态电磁场,获得了瞬态过电压的特性。并与实验溅量结果进行了对比。最后,在考虑残余电荷非均匀分布下,将以上两种方法进行对比,分析各自的优势和缺点。采用基于—维传输线模型的FDTD算法运算速度快,耗时短,受到模型的限制,其准确度比基于三维场模型的有限元仿真方法要低。而基于三维场模型的有限元仿真方法其模型更加完善,但是消耗时间长,对网格剖分要求高。