近年来随着我国架空输电线路运行电压等级的不断提高,高压绝缘子的污闪事故时有发生。绝缘子闪络与其表面沉积的污秽及沿面电位电场分布密切相关,因此对高压绝缘子表面积污分布特点和积污条件下的电位电场分布情况进行研究,可为判断高压绝缘子在各类天气条件下的积污及绝缘情况并提前采取相应措施,最大限度避免污闪事故的发生,为提高电网外绝缘水平提供借鉴和参考,具有重要的现实意义。目前国内外学者主要对均匀积污条件或存在干燥带条件下绝缘子表面的电位电场分布特性进行研究,而针对绝缘子带电积污分布特点,及绝缘子伞裙表面与串中各片绝缘子不均匀积污时的电位电场分布特性的研究还较少。本文采用欧拉双流体模型及静电场模型建立了模拟高压绝缘子表面积污过程的计算流体力学模型,讨论了欧拉双流体模型与静电场模型耦合计算的具体实现方式,对XP13-160型绝缘子(苏州电瓷厂)带电和不带电运行时的积污过程进行了数值计算,研究了绝缘子表面积污分布特性和污层分布情况,探讨了颗粒荷电情况、运行电压等级和风速对绝缘子表面积污分布的影响,同时结合相关积污试验结果验证了计算模型的有效性和准确性。根据绝缘子表面污层分布情况(空间分布和厚度分布),建立了积污绝缘子电场计算的有限元分析模型,研究了不均匀积污及4种典型污层分布情况下单片绝缘子及绝缘子串沿面电位电场分布特性,分析了污层电导率对其电位电场分布的影响。最后建立了绝缘子自然积污观测点,初步分析了苏州地区绝缘子自然积污分布特性。本文研究表明:带电运行的绝缘子较不带电时积污更加严重。当污秽颗粒荷正电时,迎风面与背风面的积污随荷质比的增加而减小,下表面的积污随荷质比的增加而增大;而颗粒荷负电时情况则相反。绝缘子不带电运行时,迎风面与背风面的积污量随着风速的增加而增加,但背风面的增长幅度要高于迎风面。风速较小且绝缘子带电运行时,迎风面的积污量比背风面大,下表面的积污量随风速的增加呈现出先减小后增大的趋势,并逐渐趋于平缓。绝缘子带电和不带电运行条件下,绝缘子表面积污量的差异随风速的增大而逐渐减小。在完全积污条件下,绝缘子沿面电位分布随污层电导率的变大而逐渐线性化;部分积污条件下,绝缘子沿面电位分布是非线性的。不均匀积污条件下,绝缘子串不同沿面爬电距离处电位电场分布特性不同,迎风侧的电位低于背风侧的电位,且背风侧的电位变化比较平缓。随着污层电导率的增大,迎风侧、背风侧和侧风侧的平均场强大于清洁条件下的平均场强,且背风侧的场强畸变幅度最大。在自然积污试验中,绝缘子上表面90%的污秽颗粒的粒径小于11μm;污秽颗粒的平均粒径为3.4 μm;污秽颗粒的最大粒径为41μm。