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基于在跨区域联网和长距离输电方面的明显优势,特高压交流输电线路在未来将担负起跨区域输电的主力作用。伴随着我国的特高压交流电网网架基本建成,输送功率将迅速增长和无功功率变化将更加频繁,安装包含串补及分级可控高抗的特高压混合无功补偿能够解决上述日益显著问题。采用混合无功补偿会引起系统参数的变化,导致发生失步故障后断路器的开断特性呈现新的特征。同时,单相接地故障后潜供电弧特征也将发生变化,从而可能威胁单相自动重合闸的成功。因此,亟待进一步开展对混合无功补偿下特高压交流输电系统断路器失步开断特性和潜供电弧特征的研究。在混合无功补偿对特高压交流输电线路失步开断特的研究方面,以建立相应电磁暂态仿真模型、理论分析与计算模型为基础。在断路器失步故障开断特性方面,考虑串补对地杂散电容、失步开断角等因素,针对断路器开断特性指标:瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)首峰值、瞬态恢复电压上升率(rate of rise of recovery voltage,RRRV)和失步开断电流峰值进行了仿真研究和理论计算。当串补装置对地杂散电容值和失步开断角上升时,断路器失步开断难度将大大增加。在最严重失步故障下,断路器TRV仿真结果在TRV起始时间、TRV首峰值和RRRV上与计算结果匹配较好。此外,TRV仿真、计算结果在首峰值处超出了 TRV四参数包络线,RRRV仿真、计算结果超出相应规定值。文中计算结果与仿真结果吻合较好,能够为失步情况下断路器瞬态开断特性理论分析与TRV、RRRV最大允许值下失步开断角的确定提供参考。在失步故障开断后的过电压抑制方法上,研究表明安装断路器分闸电阻能够有效抑制失步故障下断路器开断难度,然而安装金属氧化物避雷器(metal-oxide arrester,MOA)和快速提高可控高抗补偿度等措施不能够有效起到抑制作用。在超、特高压输电线路发生故障概率最高的单相接地故障后产生的潜供电弧特征研究方面,建立了潜供电弧低压模拟实验平台,利用实验室模拟实验研究了潜供电弧电气特征与形态特征。利用实验测得的放电波形,提出了潜供电弧放电波形的划分原则,将整个放电过程划分为短路电弧阶段、潜供电弧第一阶段和潜供电弧第二阶段。在放电功率和放电能量上,潜供电流在10 A、30 A时,放电功率最大值在2～3MW范围,持续时间0.27-0.38s,放电能量均达到9×109J以上。在时间角度上对潜供电弧伏安特性曲线进行了详细划分。在电弧形态特征方面,对潜供电弧形心运动轨迹、电弧长度变化和电弧直径大小进行了定量计算。此外,在不同补偿情况下的潜供电弧电气特征上,同样利用实验室模拟实验分析了潜供电弧电压电流波形特征与幅频特性。此外,还对不同补偿情况、不同电极间距和不同潜供电流实验值大小对潜供电弧电流最大值、潜供电弧熄弧时间和熄弧后最大恢复电压进行了测量,并考虑了风向风速对上述三个潜供电弧电气特征量的影响。本文研究结果将为今后特高压交流输电线路混合无功补偿下电力系统失步故障断路器开断特性研究与单相接地故障下潜供电弧研究提供依据,为特高压断路器优化设计与单相自动重合闸时间整定提供参考。