空气中存在杂质会使气体的介电特性发生改变,严重影响输电线路外绝缘特性,为此国内外学者对非干洁空气的击穿特性和放电机制进行了大量研究,但现有研究采用在空气介质中直接添加液相或固相杂质的方法,忽略了空气中本来存在的水分和杂质的影响,且多数研究以试验分析为主,很难得到放电过程的微观粒子密度分布、电场强度等重要物理参数。本文结合我国输电工程建设需求,设计非干洁空气短间隙击穿试验方法,研究水分、固态颗粒等杂质作用下非干洁空气短间隙交直流电压击穿特性,理论分析非干洁空气中局部电场分布情况,提出非干洁空气电离与附着系数修正方法的解析表达式;数值模拟得出了非干洁空气流注放电电子、离子、电场强度的时空分布规律以及流注通道半径和发展速度。在干空气流注放电理论基础上得到了非干洁空气短间隙流注起始与传播数学模型并根据此数学模型计算了非干洁空气击穿电压,计算值与试验值吻合较好。论文的主要工作如下:（1）设计了非干洁空气击穿特性试验研究方法,试验平台包括一套干洁空气制备系统、电源系统和可以自由调节水分浓度、固态颗粒杂质种类及浓度的放电室。可以制备满足试验要求的非干洁空气并进行多种电源形式下的非干洁空气击穿特性试验。（2）试验研究了非饱和湿空气、饱和湿空气水雾含量、固态颗粒种类、粒径、浓度等参数对短空气间隙交直流击穿特性的影响规律。结果表明:间隙交直流击穿电压随着湿度的增加而增加,随着颗粒物浓度的增大而增大,随着颗粒粒径的增大和颗粒介电常数的增大而略有减小。（3）在现有混合介质局部电场分析方法（点偶极子模型）的基础上,考虑颗粒物间的相互作用对局部电场的影响,提出了一种更精确计算非干洁空气局部电场的解析方法——改进点偶极子模型,其计算结果与有限元计算结果具有良好一致性。根据改进点偶极子模型推导非干洁空气电离与附着系数修正方法的解析表达式,实现了不同湿度,不同颗粒物体积分数、粒径大小、介电常数下非干洁空气电离与附着系数的解析计算。（4）在现有流注放电数值模型的基础上,结合修正后的非干洁空气放电参数和杂质成分对放电粒子的吸附作用,建立了非干洁空气流注放电数值模型,仿真模拟得到了不同湿度、不同颗粒物浓度下非干洁空气流注放电过程中电子、离子、电场强度的时空分布规律和非干洁空气流注通道半径、流注发展速度等重要物理参数。（5）在干空气的流注放电理论基础上结合非干洁空气放电过程中流注通道半径值和电离、附着系数的改变情况,分析了非干洁空气中电子崩转流注的物理过程,推导得出了非干洁空气流注起始判据公式。根据非干洁空气流注起始判据对流注自持传播的物理过程进行研究,建立了非均匀电场下的非干洁空气流注放电数学模型,通过该数学模型计算得到了非干洁空气短间隙击穿电压,其与试验击穿电压值最大误差不超过13%,验证了模型的有效性。