近年来由于我国的能源与负荷中心相距较远的分布特性,远距离、大范围跨越我国东西南北的高压交、直流输电线路发展迅速。同时由于我国气候条件复杂、经济发展带来的环境污染较为严重,近年来全国大部分地区都相继出现持续、严重的雾霾天气。雾霾天气中存在有大量细颗粒物,这些细颗粒物沉积在高压输电线路表面,会严重影响导线表面形貌,继而影响线路的电晕放电及电磁环境。本文立足于细颗粒物在高压直流导线表面的积聚、沉积机理,通过实验手段研究直流标称电场下细颗粒物在导线表面的积聚形貌,依靠颗粒运动模型分析积聚形貌形成的物理过程。本文介绍了一种直流导线表面颗粒物积聚与电晕效应实验方法。利用颗粒物产生与分离的模拟积聚系统,在同轴圆柱电极结构产生的极不均匀电场下完成了颗粒物沉积实验。针对完成细颗粒物沉积的实验样本,一方面利用扫描电镜与白光干涉形貌仪进行了表面微观形貌的观测与粗糙度的测量,另一方面利用积聚系统进行了实验样本的电晕效应测量,主要包括合成电场与离子流密度。通过扫描电镜的观测,本文发现了导线表面颗粒物积聚的典型形貌:宏观上呈现“平行线式颗粒链”;局部上表现出多颗粒物集聚的颗粒物集聚体。接着分析了时间与电压这两个常见条件对该形貌的影响,发现:1)外电场的存在是颗粒物在导线表面沉积的决定因素;2)时间与电压的升高,均会增强颗粒物之间集聚程度,这种集聚程度的增强一方面导致单个颗粒物集聚体体积增大,另一方面导致颗粒物集聚体之间的间隔增大。相对应地,通过白光干涉形貌仪测量实验样本的粗糙度,本文发现:时间与电压的升高会导致实验样本表面粗糙度(Ra)增加。而实验样本表面粗糙度(Ra)的增加,也成为实验样本的电晕效应(合成电场与离子流密度)在相同环境条件下随着实验电压(Upp)与实验时间(tapbp)增加而增强的证据。为了揭示该典型积聚形貌产生的机理,本文建立了电场、力场耦合作用下颗粒物输运、沉积的动力学模型。基于导线表面“体积微元,dV”的计算空间,通过分析颗粒物在导体表面附近的受力与运动过程,说明:颗粒物在极不均匀电场作用下所受的介电泳力是导致颗粒物沉积在导线表面的原因,同时颗粒物间的偶极子相互作用是促进颗粒物之间集聚并形成“平行线式颗粒链”及颗粒物集聚体的关键因素。同时本文也通过单个颗粒物集聚体对后续来流颗粒运动轨迹的影响,说明了先前已形成的积聚形貌对后续颗粒物沉积的影响。