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空气开关柜气体绝缘设备在制造和长周期不间断使用过程可能产生绝缘缺陷，引起设备内部局部放电和击穿放电等故障，大幅降低了设备的绝缘可靠性。此外，由于早期放电故障具有较强的潜伏性，定期检查或离线检测方法不容易发现放电故障。因此，为确保空气开关柜气体绝缘设备的运行可靠性，需要研究能够实时检测设备内部放电故障类型和严重程度的监测手段。当空气开关柜气体绝缘设备内部产生绝缘缺陷时，空气与金属电极在放电能量作用下与微量CO2、H2O等反应生成CO、NO、NO2等特征分解组分。研究表明，放电故障类型产生的特征分解组分类型和浓度与放电故障类型和严重程度存在对应关系。研究对空气特征分解组分具有特定响应特性的气敏传感器，可实现空气开关柜的便捷性监测。 检测空气绝缘开关柜中的分解组分是评估空气绝缘开关柜放电严重程度的有效方法。本文分别从实验和理论研究两个方面，分别分析了开关柜中空气在局部放电和击穿放电情况下的空气分解组分和分解组分产生机理。在机理研究方面，基于第一性原理计算仿真分析了放电过程中不同分解组分的产生的反应势垒和反应路径。在实验方面，为了更为真实的模拟开关柜绝缘缺陷局部放电故障，本文设计了以下三种绝缘缺陷模型:针-板缺陷、气隙缺陷和污秽缺陷，分别将绝缘缺陷模型内置于试验罐中进行放电试验。试验罐中气体湿度通过气体循环装置准确控制空气的湿度水平，空气相对湿度分别为:50％，70％和90％。缺陷上所需不同等级的电压由加压平台施加进行准确调控，电压分别为:6kV，6.5kV，7kV和7.5kV。本文详细研究了不同缺陷模型在局部放电下空气分解组分随时间的变化关系，以及击穿放电下空气分解组分浓度随击穿次数的关系。 此外，由于空气开关柜在在放电过程中产生的分解组分在空气中不断被消耗，因此本文分别分析了CO、NO和NO2气体在空气中的耗散曲线，分析发现CO气体由于其稳定的化学性质，其浓度几乎不随时间变化，而NO和NO2气体浓度随时间出现下降。验证了CO、NO和NO2气体可用于表征空气开关柜放电故障类型和严重程度。