随着我国《大气污染防治计划》、《蓝天保卫战三年行动计划》以及“双碳”目标等政策的提出,合理优化能源布局,将西部地区光伏、风能、水能等绿色能源输送到东部地区,实现大规模跨区域的电力能源输送具有重要意义。特高压直流输电线路具有传输有效功率高、线路损耗小、占地少、传输距离长等突出特点,是实现大容量、长距离输送电力的最佳方法。但是,由于特高压直流线路具有自身的特殊性,导致其在外绝缘污秽沉积特性和污秽闪络方面相比与交流输电线路更加危险。因此,如何快速、高效、准确的分析特高压直流输电线路外绝缘表面的污秽状态及其对应的污秽闪络电压,对于污秽闪络事故的防治、保障输电线路的安全可靠运行具有重要意义。本文利用污秽自然沉降模拟试验平台,探明强直流电场环境绝缘子表面污秽沉积及其污秽闪络特性,并借助超疏水材料探索了电场辅助超疏水涂层表面污秽自清洁新方法,为外绝缘污秽防治扩展新的思路和角度,具有重要的理论研究意义和工程实用价值。本文针对特高压直流输电线路外绝缘污秽问题,从外绝缘污秽表面的微观特征出发,分析其表面污秽颗粒粒径、污秽物分布特征以及该污秽特征对应的污秽闪络特性。首先搭建了污秽自然沉降模拟试验平台,揭示了直流电场环境下外绝缘表面污秽沉积分布和污秽颗粒粒径特征,发现外绝缘表面污秽呈链状分布,污秽颗粒在表面存在团聚效应。从热力学理论、静电学理论和流体动力学理论,提出了电场环境污秽团聚模型,在此基础上,考虑表面憎水性和表面电荷特性改进了污秽团聚模型。研究了不同污秽形貌对污秽闪络电压的影响。发现了超疏水涂层表面污秽微观堆砌高度和污秽等效粒径远高于硅橡胶材料。同时,发现了超疏水涂层污秽闪络电压存在中间过度的平稳状态,而硅橡胶和RTV涂层表面没有这一现象。揭示了不同憎水性材料表面污秽微观形貌与污秽层等效电阻关系。基于Obenaus污秽闪络模型,建立了考虑污秽微观形貌的污秽闪络电压模型。最后,提出了电场辅助超疏水表面自清洁新方法。借助电场环境下污秽团聚模型,建立了电场环境下超疏水表面大面积污秽聚集和自脱离研究模型。借助有限元仿真模拟方法,研究了电场环境下超疏水表面污秽聚集和自脱离动态过程。通过仿真结果与试验分析结果进行对比,验证了仿真理论的准确性和有效性;利用传统超疏水自清洁方法与电场辅助超疏水自清洁新方法进行对比分析,发现了电场辅助方法直接作用于表面污秽,对环境湿度的依赖较少。借助试验验证了新方法在低湿度重污秽超疏水表面高效自清洁的可行性。