电力系统与高速铁路是国家重大战略需求,电力系统是国家能源供应的基本保障,高速铁路承担着国家交通输运的重大任务,他们的安全运行与快速发展是国民经济持续增长和国家综合实力提升的有力保障。随着特高压骨干网架的跨区域、高电压等级运行,处于大风沙环境(达50 m/s)的输电线路外绝缘放电是一个不容忽视的问题;此外,高速列车引发的强气流环境(高达100 m/s)成为诱发车顶绝缘设备异常闪络的关键因素。综上所述,气流环境气体放电已成为当前亟需解决的关键科学问题。目前,气流环境气体放电特性与机制尚不明确,相关理论缺乏,难以实现气流环境气体放电的定量计算与分析,给气流环境外绝缘防护与设计带来严峻挑战。为此,论文围绕气流环境气体放电问题,以气体放电理论与流体理论为基础,结合试验、仿真与理论分析,试图探明气流环境气体放电特性与机制,建立气流环境气体放电模型并提出击穿判据。研究内容及主要结果如下:首先以针板电极和针针电极作为试验对象探究了气流环境下气体放电的主要特性与影响机制。试验发现,针板间隙击穿电压随气流速度增加呈现先增大后减小的趋势,是气体密度、电子电场方向自由程及碰撞电离概率的综合作用过程;此外,气流方向引起明显的放电极性效应:逆风效应削弱放电,击穿电压随气流速度增加而增大;顺风效应增强放电,击穿电压随气流速度增加而减小;气体密度、电子气流方向自由程及电子扩散半径的综合作用是引起气流环境气体放电极性效应的根本原因。通过试验获知,偏转效应引起的电子电场自由程的改变,吹离效应引起的电离概率的变化,以及密度效应引起的电子自由程的变化,是影响气流环境气体放电的内在本质。在此基础上,提出了气流环境气体放电的基本假设条件,结合汤生理论与流注理论,探究了气流速度对电离系数和空间电荷的影响机制,推导了电离系数与空间电荷在偏转效应、吹离效应及密度效应综合作用下的解析表达式,建立了基于汤生理论与流注理论的气流环境气体放电模型,提出了气流环境气体击穿判据。之后基于流体力学与分子运动论,结合气流对放电过程的影响机制,设计相关试验,验证了模型假设的合理性与模型计算的有效性。在此基础上,预测了超过试验气流速度范围的击穿特性,揭示了气流对巴申曲线的影响规律,实现了更高气流速度下气体击穿特性的有效预测。同时,探讨了气流环境下均匀场与非均匀场放电差异化机理,发现均匀场与非均匀场击穿过程中气流与空间电荷在不同时间与空间上的作用是导致均匀场与非均匀场放电差异化的根本原因。