快脉冲直线变压器驱动源 (FLTD)是目前经济、高效构建大型脉冲功率源的重要技术途径，但其多 “子块”串并联的电路拓扑对开关提出极严苛的技术要求。针对多开关同步时系统自放电概率骤增的难题，开展 FLTD气体火花开关自放电特性研究。选取三电极场畸变和多间隙两种典型开关结构，在 ±100 kV条件下研究放电电流和开关结构参数对自放电概率的影响规律。研究结果表明， 29 kA脉冲电流多次作用下，三电极场畸变开关和六间隙开关自放电电压均服从 Weibull分布，三电极开关放电分散性约 4%，而六间隙开关放电分散性超过 15%，两类开关均出现较明显的提前放电现象。分析认为开关放电分散性大与中间电极悬浮导致间隙电压分布不均有关，采用电阻强制均压的方式，三电极场畸变和六间隙多通道开关放电分散性明显减小，分别减小至 2%和 5%。

气体开关导通时, 电极材料熔融或汽化并从电极表面移出, 导致开关绝缘子被染污, 并可能诱发开关内绝缘闪络事故, 直接影响气体开关寿命和脉冲功率系统稳定性。在开关内嵌入有机玻璃圆环, 收集黄铜电极熔蚀产物, 并研究其对开关绝缘子表面形貌和沿面绝缘强度的影响。实验结果表明, 电极熔蚀会产生大量金属蒸汽和溅射液滴, 且熔蚀产物具有明显的轴向分布特性, 其中, 金属蒸汽冷凝并附着在绝缘子表面, 形成细微的金属粉末; 溅射液滴轰击绝缘子表面, 在局部区域形成密集的表面裂纹和金属颗粒嵌入物。在两种电极熔蚀产物的共同作用下, 开关绝缘子表面绝缘电阻下降, 闪络场强降低; 同时, 绝缘子表面轴向不同区域的绝缘电阻差别很大, 引起绝缘子表面电压分布不均和局部电场增强, 最终导致开关绝缘子闪络电压降低, 闪络概率增大。

气体开关是脉冲功率系统的关键部件，开关的火花通道阻抗直接影响负载电压的陡度及其能量传输效率。提出一种光谱学诊断方法，通过对火花通道成像光谱的时空分辨测量，获得通道半径及电导率，从而计算时变的火花电阻。光谱测量结果表明,氮气间隙火花放电通道电子温度为2~3 eV，通道电导率先增大后减小，最大值约16 000 S，随着放电发展，火花通道电阻从绝缘状态快速跌落并趋于稳定值，时变趋势与电学计算结果基本吻合。3~100 kPa范围内，随着气压增大，放电通道半径减小，火花通道电阻增大。

搭建低电感实验回路平台，利用高速分幅相机拍摄火花开关放电通道发展过程，分析照片光强和放电通道半径的对应关系，根据图片光强测定不同时刻放电通道的半径，提出适合实验条件的放电通道半径计算公式。依据高压探头和Pearson线圈测量得到的放电通道电压和电流波形，计算放电通道的电阻，再利用测量的放电通道半径进而得到其电导率。放电通道半径随着放电通道的发展逐渐增大，有饱和的趋势，放电电流2 kA时电流峰值处放电通道半径约0.6 mm；随着放电电流峰值的增大，放电通道电阻下降速率增大，达到稳定值所需的时间减小，稳定值也随之减小，其电阻稳定值最小能达到0.08 Ω。