高压直流输电工程中,输电线路距离长,跨域地形复杂,必须考虑地域气候特点对其产生的影响。我国西北地区属于沙尘天气频发区域,而沙尘天气将会对输电线路及电气设备的外绝缘特性带来不良影响,甚至影响电力系统的安全稳定运行。研究沙尘条件下典型空气间隙放电特性,充分掌握空气间隙的绝缘强度特性,以便经济合理地确定工程所需的间隙距离,对我国高压直流输电工程意义重大。本文调研了西北地区的沙尘特性,得到了西北地区沙尘天气中风速、沙尘浓度、沙尘颗粒度分布等参数。结合调研参数,以棒-板空气间隙模型为例,建立了沙尘环境下基于静电场有限元法的空气间隙电场数值计算的仿真模型。利用COMSOL Multiphysics有限元软件,针对沙尘条件下棒-板空气间隙模型中的电场分布情况进行了仿真分析。借助沙尘天气模拟系统及调研得到的气象参数,实现了西北地区的沙尘环境的模拟。以典型棒-棒、棒-板空气间隙为研究对象,开展了沙尘条件下典型空气间隙放电特性试验,研究了空气间隙在不同风速、不同沙尘浓度、不同沙粒粒径等沙尘环境条件下的直流放电特性。根据电场仿真结果,当间隙中弥漫沙粒时,仅在沙粒几倍半径周围的区域会出现电场畸变,沙粒带电时,沙粒引起的电场畸变范围会略有增大,然而由于沙粒本身粒径很小,不会对间隙电场造成宏观的改变。试验研究表明;风速、沙粒粒径大小、沙粒浓度等因素对间隙直流放电电压的影响较小;间隙放电电压与间隙距离成线性关系,间隙直流放电特性在不同风沙条件下没有明显差别。