SF₆气体具有良好的电气性能和较低的沸点,是一种理想的绝缘和灭弧介质。但是,作为全球管制使用的六种温室气体之一,SF₆的温室效应潜能值是CO₂的23900倍,且在大气中极难分解。因此,寻找一种绝缘性能和开断特性与SF₆相近,甚至优于SF₆的新型环保气体,是高压领域亟需解决的重要问题之一。现阶段,各国研究人员通过仿真分析或试验测试等方法,以SF₆潜在替代气体的耐电强度及绝缘性能为重点展开了大量研究。但是,这些方法将替代气体的选择范围局限于已存在的分子中,不利于新气体的发现与提出。因此,本文在理论仿真的基础上,进一步研究了分子组成结构与气体分子的物化性能,基于不同的物化表现,建立了电气性能仿真模型,并将这一结果用于对SF₆潜在替代气体大范围的分析计算中,实现了SF₆替代气体的快速筛选。本文的具体研究内容如下:首先,本文从原子组成与分子结构的层面上,分析了SF₆潜在替代气体的物化性质,并以分子电离能和HOMO-LUMO能级作为筛选条件,采用量子理论电子运动模型,基于密度泛函理论下的B3LYP/6-311G++（d,p）基组,求解了104种处于最优结构状态的目标分子,并筛选出42种具有较高介电强度和稳定性的潜在替代气体;筛选结果表明:CF-x,HFC和HFO类气体具有较高的电气强度和较好的稳定性,是理想的目标替代气体;其次,本文通过碰撞电离参数及Boltzmann方程,计算了各潜在替代气体相对电气强度,提出了一种基于气体分子物化性质的目标气体电气性能预估模型;综合考虑分子质量、电子数目、电负性指数和分子极性等参数,通过多元线性回归,建立了电气强度预估模型。通过验证,该模型计算值与实际实验测量值的相关性为0.948,因此,该计算模型可用来初步预测SF₆潜在替代气体电气强度;最后,本文分析了理想替代气体受外电场影响时分子性质的变化情况,并以1,3,3,3-四氟丙烯和2,3,3,3-四氟丙烯在外电场作用下,物化性能和电气强度的变化情况为例进行研究,结果发现:分子结构和电子特性与外电场的大小和方向有明显关联,位置异构体间各物理性质随外电场改变的变化趋势一致,但数值大小和变化幅度不同。原子位置的改变,影响了分子对外性质的表征。