随着特高压交、直流输电工程的建设,目前绝缘间隙设计仍以试验技术为主,理解放电物理机制和解决绝缘配合仍是高电压工程学的问题与挑战,近几年以等离子体物理和高电压绝缘技术为基础的计算高电压工程学也逐渐发展。因此亟需开展定量化、精细化的长间隙放电物理模型研究。开展长空气间隙的模型研究不仅可以优化绝缘设计,同时也可以为雷电物理机制研究奠定基础。本文以正极性流注放电和先导放电为基础,针对两个放电过程展开模型及其影响因素的探索。首先,针对长空气间隙放电起始过程——流注放电,建立了考虑湿度和压强的正极性雷电冲击电压下的流注发展三维动态仿真模型。模型以整个三维空间中几何电场以及流注通道电荷场计算为基础,利用电荷守恒定律描述了流注分支中电荷的变化。建立了融入湿度和气压因素的三维流注分支模型,以流注头部的光电离速率来作为流注分支的定量判据。其次,研究了不同绝对湿度和气压对流注放电特性的影响规律与机理。估算了不同工况下流注初始直径、初始数目、通道电导率、约化场强、氧分压以及水蒸气分压强等模型参数的取值。获得了不同湿度和气压下流注的三维线电荷密度分布、电场强度分布等电参数,与试验结果较为吻合。研究了湿度和气压对流注发展特性以及分支特性的影响,并揭示了影响机理。结果表明,湿度较大时流注通道电场较大,但传播速度有所降低,水分子含量会改变电场分布和光电离速率;气压越高,流注通道场强越大,光电离速率减小,流注分支数目增多。第三,针对基于热电离的长间隙放电过程——先导放电,建立了正极性雷电冲击电压下的先导发展三维动态模型。模型以整个三维空间中几何电场以及流注、先导通道电荷场计算为基础。先导通道采用基于焦耳定律的简化加热模型,引入加热系数和冷却系数来描述放电通道的转换机制。结合空间电场计算空间中所有通道的电导率。最后,对正极性先导发展进行了仿真,并研究了不同仿真参数下的先导放电特性。获得了正极性先导放电发展的三维电导率分布、电荷密度分布、场强分布,并分析了放电机理。研究了电极参数、电导率（加热系数和冷却系数）、初始流注半径对先导放电特性的影响规律。结果表明,加热系数大,流注转化为先导的速度较快,初始速度、发展速度均较大;冷却系数越大在短时间内注入先导的电荷越大,先导的发展速度越大;初始先导直径增大,先导通道电导率增大,发展速度随之增大。