目前应用于各类气体绝缘输配电装备中的六氟化硫（SF6）是一种极强的温室气体,其温室效应潜在值是CO2的23500倍,大气寿命长达3200年。随着气候环境问题的日益严峻,寻找环保气体绝缘介质并应用于输配电设备迫在眉睫。针对环保绝缘气体的研究及应用既符合绿色、低碳的发展理念,也是解决输配电制造业对强温室气体SF6依赖使用的根本之策。近年来,全氟异丁腈（C4F7N）混合气体凭借优良的环保、绝缘特性被认为是极具潜力的SF6替代气体。本文围绕C4F7N-CO2混合气体的电、热分解特性及金属相容性开展了理论及试验研究,并结合分解产物理化特性、绝缘可靠性等评估了其应用可行性。考虑C4F7N分子的结构特性,系统构建了C4F7N-CO2混合气体的分解及产物生成体系,基于密度泛函理论和过渡态理论计算了反应粒子的几何结构、能量信息、振动频率等微观参数;获取了各类反应路径的焓值、活化能并分析了温度对其影响情况,提取了C4F7N-CO2混合气体主要分解及产物生成路径,揭示了混合气体的分解及产物生成机理;开发了基于气相色谱质谱联用的C4F7N-CO2分解产物检测方法,并开展了混合气体工频击穿（火花放电）及局部放电分解试验,测试了放电分解产物的组成、含量及变化规律,并与理论分析结果进行了对比。基于Reax FF反应分子动力学方法对C4F7N、C4F7N-CO2混合气体开展了热分解模拟,获取了不同温度下的产物粒子种类、含量及生成速率等参数,揭示了C4F7N-CO2混合气体的热分解机理;同时,利用搭建的热分解模拟平台试验探究了C4F7N-CO2混合气体的热分解特性,获取了局部过热温度、气压对混合气体热分解产物组成、含量的影响情况,并对比分析了C4F7N-CO2混合气体电、热分解特性的差异及原因,提出了能够表征放电和过热性故障的特征分解产物。系统建立了C4F7N与设备内常用金属（铜、铝、银）界面的相互作用模型,基于密度泛函理论分析了气固界面相互作用过程的能量、电荷转移量、电子态密度、差分电荷密度等参数;考虑气固界面吸附-解离过程,计算获取了相关反应的焓值及活化能,揭示了C4F7N-金属界面的相互作用机理;结合气固界面稳定性试验,分析了C4F7N-CO2与金属界面相互作用对混合气体组分、金属形貌及表面元素组成的影响情况,提出了气固界面相容性优化方案。最后,讨论了C4F7N-CO2混合气体特征分解产物的理化特性、电离参数（电离能、电子亲合能、能带宽度）及生物安全性;分析了C4F7N-CO2混合气体的绝缘复原特性,揭示了混合气体局部放电分解固体析出物的形貌及元素组成;结合相关电、热及金属相容性测试结果提出了C4F7N-CO2混合气体设备运行维护中应当监测的重要组分参数及相关运维、试验人员在接触或操作C4F7N-CO2混合气体时的安全防护建议。本文通过大量理论及试验研究,系统揭示了C4F7N-CO2混合气体的电、热分解特性及金属相容性机理,评估了其应用于输配电设备的可行性并提出了环保气体绝缘设备运维注意事项,为C4F7N-CO2混合气体的工程应用提供了重要理论和技术参考。