空气间隙是高压交、直流输电线路重要的外绝缘形式,其放电电压是指导输变电工程外绝缘设计的重要参考依据。目前,放电试验仍然是获取间隙外绝缘特性的主要方式,但是试验研究存在成本高、周期长、分散性大等问题,针对试验研究存在的不足,通过建立仿真模型获取间隙放电电压逐渐成为高电压工程领域内的重要研究内容,仿真模型主要包括基于放电机理的物理模型和基于机器学习算法的数据预测模型。为了获取空气间隙的放电特性,本文分别基于物理模型和数据模型实现空气间隙的放电电压计算,主要研究内容及取得的研究成果如下:（1）空气间隙的静电场分布是决定其绝缘强度的重要因素,建立电场分布特征与放电电压的关联性是实现绝缘预测的关键。为了实现间隙结构的合理表征,本文分别定义强场强区域、锥形场域与极间最短路径作为电场分布特征提取区域,从中提取电场特征量,建立了基于电场分布特征集和最小二乘支持向量机（least squares support vector machine,LS-SVM）的数据预测模型。此外,根据间隙尺度的不同,将物理模型细分为适用于短空气间隙的流注起始判据和长空气间隙放电物理模型。（2）采用上述物理模型计算了棒-板空气间隙的放电电压,此外,探究了短空气间隙放电的微观特性,并实现了长空气间隙的物理过程的仿真模拟。将间隙放电电压计算结果与试验结果进行对比,验证了物理模型应用于棒-板空气间隙放电电压计算的有效性。（3）采用上述数据预测模型分别对棒-板、球-板长空气间隙以及输电线路杆塔空气间隙进行了放电电压计算,并探究了不同特征提取区域和电场特征维数对预测结果的影响。上述3种空气间隙的放电电压预测值均与试验值吻合较好,验证了电场分布特征集和预测方法的有效性。