SF6气体因其优良的绝缘和灭弧性能而被广泛应用于电力设备中。当设备内发生电晕放电时，部分SF6气体会发生分解，并生成一系列低氟硫化物，如SF4、SF3、SF2等。对于纯SF6来说，放电结束后低氟硫化物会重新聚合为SF6，气体的绝缘性能并不会发生改变，而当设备内存在微量的H2O或O2时，这些低氟硫化物会与H2O或O2进一步发生反应，生成SOF2、SO2F2、SO2、SOF4、HF等多种稳定分解产物，导致SF6气体绝缘性能下降。SF6稳定分解产物与电力设备故障存在一定的联系，但由于放电过程涉及大量复杂的化学反应，分解产物的形成机理和微水微氧对分解产物的生成的影响特征并不明晰，人们对分解产物与电力设备故障之间的联系并没有清晰的认识。针对现有问题，本文分别建立数值模型和化学动力学模型对SF6气体中的电晕放电机理及分解产物的演化规律进行研究，从而为基于分解组分分析的电力设备故障诊断提供理论支撑。
采用数值模型研究了纯SF6气体中的负极性针-板电极电晕放电机理，模型中包含电子、正离子和负离子的迁移-扩散方程及电场的泊松方程。应用所建立的模型研究了连续性电流脉冲的形成机制及带电粒子的时空分布，并通过对比国内外学者在实验中测量的电流波形和空气中各放电参数对脉冲形成机制的影响特征，验证了仿真模型的有效性。在此基础上，通过在电子和正离子的连续性方程中增加常数项或者将电子和正离子在气隙中的初始浓度设置为常数这两种方法来模拟光电离，研究了正极性电晕放电机理。采用两种方法模拟光电离获得的放电电流及带电粒子的时空分布的数量级及随时间演化的规律基本一致。
在获得直流电晕放电机理的基础上，将外施电压设置成频率为50Hz的交流电压，研究了一个放电周期的电流波形和带电粒子的时空分布，并通过搭建电晕放电实验平台验证仿真模型的有效性。在连续性方程中增加常数项模拟光电离能够获得负半周幅值附近的连续性电流脉冲，与实际更为接近。此外，通过将正负半周的仿真结果与正、负极性电晕放电进行对比，获得交流电晕放电的放电机理，并根据直流和交流电晕放电的微观过程，确定放电区域和激励参数。电晕放电区域的高度为8mm，且有效放电半径不超过0.2mm。
在获得放电区域和激励参数的基础上，建立交流50Hz针-板电极电晕放电的化学动力学模型，模型中包含等离子体区和气体区，分别有266个和4个化学反应，两个区域通过长寿命粒子的扩散进行耦合，采用不同时间尺度同时计算等离子体区的快速反应动力学和气体区缓慢的化学反应过程，研究稳定分解产物SOF2、SO2F2、SO2、SOF4和HF在放电12h内随放电时间的生成规律；并通过搭建电晕放电分解实验平台，在不锈钢腔体中安装针-板电极，每隔两小时采集气体，用气相色谱仪测量分解产物中的SOF2、SO2F2和SO2的含量，发现由仿真和实验得到的SOF2、SO2F2和SO2的浓度均随着放电时间和微水微氧含量的增加而增大，因此应用所建立的化学动力学模型能够揭示电晕放电分解过程分解产物的生成机制和演化规律。
在此基础上，通过计算相关反应对等离子体区和气体区的主要稳定分解产物SOF2、SO2F2、SO2、SOF4和HF的生成和去除的贡献，获得不同微水微氧含量下对稳定分解产物具有主要贡献的化学反应路径，从而揭示电晕放电的主要化学过程及微水微氧对主要放电过程的影响规律。不同微水微氧含量下的主要路径一致，等离子体区的主要路径的贡献对微水微氧含量不敏感，而气体区不同微水微氧含量下主要路径的贡献差异较大。