六氟化硫(SF6)作为气体绝缘和灭弧介质目前被广泛应用于各种气体绝缘电力设备中。然而，SF6是一种严重的温室气体，其温室效应潜在值(GWP)是CO2的23500倍，大气寿命长达3200年，其大量使用会给大气环境带来不容忽略的影响。因此，寻找一种环保型气体绝缘介质成为本领域近年来研究的热点。目前，全氟异丁腈(C4F7N)得到了国内外替代气体领域研究者的广泛关注，关于C4F7N-N2二元混合气体的研究也取得了初步成果，但是二元混合气体仍然存在一些性能上的不足，比如C4F7N属于氟碳类气体，将其用作绝缘或灭弧介质时可能会出现固体碳析出的情况，而固体颗粒将影响混合气体的绝缘性能、对设备的安全运行带来潜在威胁，因此为了抑制固体碳析出，考虑将氧气(O2)作为第二种缓冲气体加入。此外，O2的加入也可以提高气体绝缘介质的灭弧性能。而目前鲜有关于O2对C4F7N混合气体绝缘和分解特性影响的报道，同时也缺乏最优的氧气添加含量等关键技术参数。
　　本文通过搭建C4F7N混合气体放电分解模拟实验平台，研究不同体积分数O2对C4F7N-N2-O2混合气体击穿电压、自恢复绝缘特性以及分解产物的组成及产物含量的影响，揭示C4F7N-N2-O2混合气体的放电分解特性；通过搭建C4F7N混合气体过热分解模拟实验平台，研究不同温度以及O2体积分数对C4F7N-N2-O2混合气体过热分解特性的影响；基于密度泛函理论对C4F7N分子可能的分解路径进行建模，从热力学角度对分解机理进行研究，厘清C4F7N可能的分解路径以及产物的生成过程。
　　研究结果表明，在稍不均匀电场中，2%-8%O2的加入可以提升C4F7N-N2混合气体的绝缘性能、自恢复性能，降低混合气体击穿电压的分散性；不含O2的混合气体多次击穿后球电极表面会有碳析出，O2的存在会明显减少固体析出物的产生；C4F7N-N2混合气体的放电和过热分解产物主要有CF4、C2F6、C3F8、C3F6、C2F3N、(CN)2等，O2在一定程度上会促进C4F7N混合气体的分解，并产生COF2等含氧分解产物；C4F7N可能的分解途径有5条，将产生CF3?、CN?、C3F7?、F?等自由基粒子，上述自由基倾向于复合生成CF4、C2F6、C3F8等小分子产物，O2加入后，C颗粒会被氧化，O?和O2与C4F7N分解产生的自由基发生反应，生成COF2等含氧分解产物；C4F7N-N2-O2混合气体的分解产物对大气环境没有破坏、绝缘性能保持较好、毒性与SF6分解产物相当或更低，使用C4F7N-N2-O2混合气体作为绝缘介质是对环境友好且安全的。
　　综合考虑C4F7N-N2-O2混合气体的绝缘和分解特性，为保证设备运行的安全可靠，建议后续工程应用中在C4F7N-N2-O2混合气体中添加4%-6%的O2。