电力设备中广泛应用的绝缘气体介质六氟化硫（SF6）具有强温室效应,研制环保型绝缘替代气体对于推动实现我国“碳达峰、碳中和”战略目标具有重要意义。目前,由于环保型绝缘气体液化温度较高,必须与缓冲气体混合后才能在电力设备中应用。研究三元混合SF6替代气体的绝缘性能和协同效应,可为替代气体绝缘介质的选取提供理论支撑,进而得到既满足电力设备绝缘和运行温度要求又环保安全的替代方案。论文通过玻尔兹曼方程计算了CF3I、c-C4F8、C3F8和缓冲气体CO2、N2、CF4构成的单强和双强三元混合气体的电子输运参数,求取了不同混合比下三元混合气体的临界电场强度值（E/N）cr和协同效应系数值。对于单强三元混合气体,CF3I气体分子与CO2/N2和CO2/CF4组成的三元混合气体绝缘性能较好,而c-C4F8与N2/CF4构成的三元混合气体绝缘性能较好,协同效应系数也符合上述规律,其中20%c-C4F8/20%N2/60%CF4的临界击穿场强最大,（E/N）cr=241.1Td,约为SF6临界击穿场强的67.7%;对于双强三元混合气体,c-C4F8/CF3I的组合绝缘性能较好,在强绝缘气体占比较高时甚至出现正协同现象。三种缓冲气体中CO2与强绝缘气体组合均有较好的协同效应,而CF4与这些气体组合均产生负协同效应,但由于CF4气体分子本身绝缘性较好,其构成的三元混合气体绝缘强度高,其中5%c-C4F8/15%CF3I/80%CF4的临界击穿场强最大,（E/N）cr=243.8Td,约为SF6临界击穿场强的68.5%。通过宏观试验对稍不均匀电场下单强、双强三元混合气体在不同电压类型、间隙距离和气压下的绝缘性能和协同效应的变化规律进行了研究。对于单强三元混合气体,c-C4F8混合气体的绝缘强度大于同组分合混合比的CF3I混合气体,工频条件下CF3I/CO2/N2和c-C4F8/CO2/CF4的协同效应较好,雷冲条件下CF3I/N2/CF4和c-C4F8/N2/CF4的协同效应较好;对于双强三元混合气体,CF3I/c-C4F8/N2在低气压下击穿电压较高,随着气压的升高,CF3I/c-C4F8/CF4展现出较好的绝缘性能,这种三元混合气体在工频和雷冲电压下均表现出较好的协同效应。基于数理统计回归分析和同类比较分析的方法对气体分子的微观结构参数、三元混合气体微观参数和宏观参数进行系统研究,发现最低空闲轨道能和最高占用轨道能与气体绝缘性能间的强相关性及垂直电离能和垂直亲和能与三元混合气体协同效应系数间的强相关性,三元混合气体微观参数与相对绝缘强度的相关性顺序为:有效电离系数＞电子扩散系数＞电子漂移速度＞电子平均能量,与协同效应系数相关性顺序为:电子平均能量＞电子漂移速度＞电子扩散系数＞有效电离系数。而宏观参数中电压类型与三元混合气体击穿电压关系满足:正极性50%击穿电压＞负极性50%击穿电压＞工频击穿电压,击穿电压随着气压和间隙距离的增大而增大;而宏观参数对于协同效应的影响规律性不强,电压类型对协同效应的影响基本满足:工频电压协同效应系数＞正极性雷冲电压协同效应系数＞负极性雷冲电压协同效应系数,气压和间隙距离的影响基本符合协同效应系数随着气压和间隙距离增大而上升的规律。计算得到了三元混合气体符合环境要求的液化温度和全球增温潜能值（Global warming potential,GWP）,缓冲气体的组合应用有效降低了三元混合气体的液化温度,而其GWP值远低于SF6,具有较好的环保价值。