污秽严重威胁电网安全运行,国内外对污秽绝缘子闪络特性和机理开展了大量研究,发现绝缘子上、下表面不均匀积污对其电气性能的影响,并根据研究结果在工程应用中提出了不均匀污秽影响的修正方法。虽然在绝缘子积污和污闪研究方面取得了许多成果,抑制了大面积污闪事故,但局部地区污闪仍时有发生。我国输电线路穿越的路径具有典型微地形、微气象特征,使输电线路绝缘子积污形成过程更为复杂,现有的绝缘子积污模型和仿真方法并不能完全反映实际情况,例如在大陆性气候及高原山地气候地区,电网外绝缘设备积污会在长时间段内受到方向较为单一的气流影响,使得绝缘子迎风侧、背风侧流场分布持续存在差异,势必导致明显的绝缘子迎/背风侧不均匀积污,进而影响其闪络电压和外绝缘配置。本文基于气流对绝缘子积污影响的横向分量作用特征,研究绝缘子表面污秽沉积及迎/背风侧污秽分布,揭示迎/背风侧不均匀污秽绝缘子的直流闪络特性。论文基于场致荷电理论,研究了污秽颗粒在典型悬式绝缘子周围直流电场中的受力特性,分析了直流电场中污秽颗粒的运动过程及运动速度变化规律,揭示了电场对绝缘子积污的影响;结合电场力的计算及流体力学仿真,分析了绝缘子表面污秽颗粒的受力大小和运动偏角,得到了风速、粒径对绝缘子表面污秽分布的影响规律。结合颗粒碰撞动力学,分析了污秽颗粒之间的碰撞、聚团、分离的物理过程,得到了粒径、风速、壁面倾斜角对污秽颗粒沉积及出射的影响规律,提出了改进的污秽颗粒积聚模型。综合考虑了流场、电场的作用及污秽颗粒积聚/出射的动态过程,开展了典型悬式绝缘子表面污秽颗粒沉积数值仿真,并结合循环式风洞积污试验结果,从绝缘子表面积污现象、污秽质量密度、积污带电系数三个方面验证了本文所提污秽颗粒积聚模型以及对直流电场考虑。根据仿真和试验结果,得到了随着粒径、风速的增大,电场对积污的影响减弱,积污带电系数降低。基于经试验验证的污秽沉积数值模型,系统研究了绝缘子迎/背风侧污秽不均匀分布特性;计算分析了不同风速、粒径、带电与不带电情况下的背风侧面积比T、迎/背风侧污秽不均匀度J,发现风速的增大、粒径的增加及直流电场的作用均会使迎/背风侧污秽不均匀程度加重,得到J最严重可达1/12;提出了无降雨条件的绝缘子积污动态预测方法,得到绝缘子积污量、迎/背风侧污秽不均匀度的预测结果与实测结果的相对误差在20%范围内。试验研究了迎/背风侧不均匀污秽绝缘子的直流闪络特性,分析得到背风侧面积比T、不均匀度J对绝缘子串直流闪络特性的影响规律,发现迎/背风侧污秽不均匀分布可导致绝缘子闪络电压降低30%;根据试验结果,提出迎/背风侧不均匀污秽绝缘子闪络电压修正方法。结合高速摄像机拍摄得到的直流污闪放电过程,论文提出了迎/背风侧污秽不均匀分布下绝缘子剩余污层电阻计算方法,建立了场路结合的绝缘子直流污闪动态模型,并进行了试验验证;同时,利用模型计算了不同T、J下的动态剩余污层电阻及泄漏电流,得到迎/背风侧不均匀污秽下绝缘子直流污闪过程中的剩余污层电阻降低幅度可达50%,发现在接近临界闪络时泄漏电流得到大幅升高,最终导致闪络电压降低。