环保型SF₆替代气体被广泛研究至今,三氟碘甲烷（CF₃I）因其优异的电气性能和理化性质已被广泛认为是最有可能替代SF₆的气体之一。国内外对于CF₃I气体的基本绝缘特性、理化特性已有较全面的认识,但在某些方面的研究仍不够深入,尤其是高气压下的气体绝缘特性缺乏研究,产品绝缘应用研究较少,产品灭弧性能研究还未见报道。本文从理论计算、击穿过程仿真、基础绝缘试验以及产品绝缘应用以及中压开关灭弧性能等方面展开研究。首先本文通过玻尔兹曼方程计算研究对比了CF₃I、SF₆与N₂、CO₂及CF₄混合气体关键输运参数的差异,获得混合气体种类及比例对宏观特性的影响规律,为后续选取和优化气体混合配方提供指导性的基础数据。结果表明,从绝缘性能看,用N₂作为缓冲气体时最有的的选择。以用玻尔兹曼方程求解的输运参数为基础,采用系数法偏微分方程进行流注放电过程关键数值的计算。有效的考虑了电场分布、气体类型与气压、电极形状以及流注传输电场等关键参数对实际放电过程的影响。针对实际的试验条件开展了针板结构流注放电的建模、参数定义、多物理场和边界的设定。计算结果与实测数据具有良好的符合性,证明该仿真计算方法适用于研究、解释和预测诸如中压气体绝缘设备、高压组合电器等绝缘系统的击穿电压值,具有一定的实用价值。本文设计了高气压罐体试验装置,开展了具有应用价值混和比例的CF₃I混合气体在高气压、长间隙下的基础绝缘特性的试验研究。得到了混合气体在不同电极结构下的关键临界参数,作为气体绝缘设备设计的重要参考数据。基于基础绝缘特性数据进行了126 kV电压等级GIS母线及252 kV电压等级GIL产品的结构设计优化,电场仿真核验以及试验验证等多方面的研究。结果表明,采用适当比例的混合气体及压力,并配合优化后的结构设计,采用CF₃I气体绝缘的环保型高压设备能够满足现有SF₆设备尺寸的具体应用标准和运行需求,具有较大的应用价值。本文同时开展了环保型绝缘气体在中压气体绝缘开关设备中应用的系统化研究,选取了12 kV/24 kV环网柜、12 kV负荷开关以及40.5kV C-GIS等具有代表性的开关产品,进行绝缘及灭弧方面的特性研究。通过结构优化设计、气体混比调节以及复合绝缘的特殊处理,上述样机的绝缘性能顺利通过全部试验验证,且外形尺寸与原SF₆产品保持一致,具备在全部中压领域开关的替代能力。12 kV负荷开关额定电流开断的试验研究表明当CF₃I含量达到40%以上时可以顺利开断200A的负荷电流,表明混合气体具有一定的灭弧能力。通过高速相机对电弧燃烧过程进行拍摄研究:有气吹时灭弧能力好,无气吹时电弧难以熄灭。研究还发现三相同期性以及动触头的过冲与反弹对其灭弧能力影响较大。