近年来,脉冲功率技术发展迅猛,在工业、军事、科学研究等领域的应用愈来愈广泛。气体火花间隙开关作为脉冲功率系统中的核心部件,和其输出脉冲的性能参数有着十分紧密的联系。气体火花开关自击穿电压的分散性对于开关工作的稳定性和可靠性起着决定作用,然而国内外对分散性的研究还不完善。此外,高功率开关动作电压等级较高,而当前广泛使用的高电气强度气体SF₆由于全球变暖潜势高,被国际上列为限制使用的气体。本文对SF₆替代环保气体CF₃I进行了试验研究,讨论了其在高功率火花间隙开关中作为气体介质的优缺点。首先,讨论了气体火花间隙开关的参数定义及其影响因素。从传统气体击穿理论出发,分析了脉冲电压下气体的击穿机理。分析了不同结构的气体火花开关工作原理,比较了各自的优缺点。结合气体火花开关工作原理,提出了开关导通过程中的等效电路。基于等效电路,对导电通道的电阻、电流以及输出脉冲的上升时延、脉冲宽度等进行了数值计算。得到了储能电容、开关电感与输出脉冲上升时延、幅值、脉宽等特性的关系。然后,从气体火花开关的结构、电极形状材料、气体间隙、密封腔、绝缘等角度出发,设计并加工了试验用两电极自击穿气体火花间隙开关。其中,电极结构为平球头形圆柱,材料为铜。支撑绝缘子与不锈钢腔体之间用O型密封圈进行密封。接着,在不同条件下,对气体火花间隙开关进行自击穿试验。试验电极间隙距离范围5mm到30mm,气压范围0.05MPa到0.3MPa,试验气体为纯N₂。通过对试验结果的分析,发现自击穿电压稳定性与间隙距离正相关。随着气压的增加,自击穿电压稳定性先是上升而后又下降。相比于不锈钢材料,使用铜材料制造的电极,开关的自击穿电压更加稳定。最后,对CF₃I在气体火花间隙开关中的应用进行了试验研究。主要分为两个部分。其一,在稍不均匀电场下,对CF₃I及其混合气体进行工频击穿试验和雷电冲击试验,得到其击穿特性,并将结果与SF₆气体进行比较,发现CF₃I混合气体具有和SF₆相当的电气强度。其二,通过自击穿试验比较了N₂、CO₂、CF₃I/N₂和CF₃I/CO₂的自击穿分散性。结果表明,在N₂、CO₂中加入一定量CF₃I后,混合气体的自击穿稳定性都略微下降。相比较,CF₃I/N₂混合气体自击穿电压的分散性比CF₃I/CO₂要小。