GIS中隔离开关操作空载短母线时，由于触头运动速度较慢，造成隔离开关断口间隙多次重击穿，产生陡变的行波，在GIS波阻抗变化的节点发生多次折反射和叠加，形成特快波前过电压。图1给出了隔离开关分闸产生VFFO的原理，图中U_s为电源电压值，U_l为残余电压值，U_p为VFFO幅值。对于最严重情形，假定在U_s＝1.0p.u.（p.u.是以系统最高运行电压峰值为基准的标幺值，下同）、U_l＝-1.0p.u.时隔离开关触头间隙击穿，理论上计算得到的U_p最大值接近或超过3.0p.u.。仿真和试验结果表明，VFFO幅值标幺值一般为1.5～2.8。VFFO上升时间短，少至数纳秒，主要频率为几兆赫至几十兆赫，最高频率可达100兆赫。隔离开关操作过程中发生的重击穿次数与操作速度有关，速度快，次数少；反之次数较多，重击穿次数一般为十几至几十次。

图1 特快波前过电压产生原理图

根据VFFO在GIS中传播的路径和特点，VFFO可分为内部VFFO和外部VFFO两种。

GIS中隔离开关操作时，在高压导体（杆）与外壳之间产生的陡波前过电压。内部VFFO对GIS内部绝缘的影响与SF₆气体在陡波作用下的绝缘耐受能力有关。陡波前过电压的波前时间以纳秒计，远小于标准雷电冲击波^[注]（LI）的1.2微秒，六氟化硫（SF₆）气体在陡波前过电压作用下的绝缘性能还与电压极性有关。

对于良好的设备绝缘，SF₆气体的放电电压随冲击电压波前时间减小而增加，VFFO绝缘耐受电压大于雷电冲击耐受电压^[注]（LIWV），且有一定的裕度。若设备存在缺陷（如表面突起、尖刺和悬浮颗粒等），SF₆气体的放电电压会降低，VFFO绝缘耐受电压小于LIWV，甚至低于LI放电电压。随着电压等级提高，GIS设备的LIWV与VFFO间的裕度减小，特高压系统尤为突出，通过对提高LIWV和降低VFFO进行经济技术比较，中国特高压交流试验示范工程的VFFO配合系数取1.15。

陡波前过电压除了威胁GIS内部绝缘外，由于电压波陡度极大，可造成连接在GIS母线上的带绕组设备（如变压器）上电压分布极不均匀，从而损坏匝间绝缘。

内部VFFO传播时，由于在GIS外壳与电缆或架空线路的连接处（节点）的折反射，在外壳与外部引线连接处产生的瞬态壳体电位^[注]（TEV）和电磁干扰。外部VFFO危害与GIS壳体连接的二次设备绝缘，对电缆、保护控制等二次设备产生电磁干扰。

由于VFFO的幅值高、频率高和重击穿持续时间长，对试验时的测试技术提出了较高的要求：测量系统的分压比需达到10⁶数量级，测量频率范围为准直流到100兆，需完整记录10余个工频周期的电压信号。在中国建立了特高压GIS设备VFFO试验回路，采用VFFO测量系统测量到的VFFO波形见图2。VFFO仿真计算时，通常考虑隔离开关在断口两侧电压为反相峰值时发生单次击穿的最严重情形。

图2 测量到的特快波前过电压波形

为避免GIS在VFFO作用下绝缘强度的降低，应确保GIS内部电极和各零部件具有足够的加工精度并保持清洁，进行严格的出厂试验和现场雷电冲击波试验。研究表明，隔离开关带阻尼电阻可有效抑制VFFO，中国特高压交流试验示范工程采用了隔离开关带500欧阻尼电阻抑制VFFO的方案。