中国直流产业经过了几十年的发展,形成了全球最大的直流输电体系。直流输电换流阀作为直流输电系统中的重要组成部分,随着直流输电电压等级的不断提高,换流阀内部的金具、屏蔽罩和绝缘子等部件所承受的交、直流复合电压和各种谐波的水平也越来越高,并且可能由于场强值过大而发生放电或者闪络。为实现复合电压下换流阀内部的绝缘优化设计,本文对复合电压下的空气间隙击穿特性进行了研究。本文采用棒板电极作为高压实验电极,设计了交直流串、并联复合加压实验电路,通过仿真和实验对比了二者之间的特点,并最终选取了交直流并联复合加压电路搭建了交直流复合加压实验平台,基于交直流并联复合加压实验平台分别研究了正、负极性直流与交流电压复合时的击穿特性。采用并联复合电压加在棒电极上的接线方式,研究了负极性直流与交流复合电压在不同交直流分量下,不同间隙距离和不同棒电极半径下的击穿电压。实验结果表明:在定直升交的升压方式下,交直流复合击穿电压随着负极性直流分量的增大,先增大后减小。不同交直流分量配比下复合电压的击穿可以分为正峰值击穿和负峰值击穿两种情况。采用并联复合电压加在板电极上的接线方式,研究了正极性直流与交流复合电压在不同交直流分量下,不同间隙距离和不同棒电极半径下的击穿电压。实验结果表明:在定直升交的升压方式下,交直流复合击穿电压随着负极性直流分量的增大,交直流复合击穿电压随着直流分量的增大,先保持不变然后增加最后减小。不同交直流分量下复合电压的击穿可以分为有正极性放电脉冲影响的击穿和无放电脉冲影响的击穿,且有正极性放电脉冲影响时的击穿电压更低。