气体绝缘金属封闭输电线路作为一种新型的输电技术广泛应用于世界各地,其研究热点之一是GIL系统内部绝缘问题,包括GIL中输送、组装、运转中产生的金属颗粒以及高压运行时带电自由运动引发的气体击穿和绝缘子沿面闪络。本文围绕直流GIL中金属微粒对其绝缘造成危害问题和典型绝缘故障,分别从微粒运动和引起绝缘子沿面闪络开展试验研究,主要内容如下:(1)建立了金属微粒在GIL同轴圆柱电极结构中不同位置电场的受力模型,分析了金属微粒受力。搭建金属微粒运动观测试验平台,确定了试验步骤和图像处理方法。对同轴圆柱电极试验腔体内部进行电场分布仿真研究。(2)针对直流GIL内部自由运动的金属微粒开展了试验研究,通过改变微粒尺寸、SF6气体压强、极性等,分析了不同试验条件下金属微粒运动规律。研究结果表明:金属微粒起举场强与其半径呈正相关;金属微粒起举方式与其长度和SF6气体压强密切相关;负极性时,微粒易在导杆附近发生飞萤现象,微粒在绝缘子附近会沿表面攀援而上或与表面碰撞,而绝缘子的存在对微粒轴向运动影响并不明显。(3)为了研究线形金属微粒对盆式绝缘子直流沿面闪络特性的影响,用金属铜针模拟金属微粒,并应用实验手段测量金属微粒附着情况下绝缘子的闪络电压,实验中考虑了气体压强,微粒位置变换、微粒长度变化对绝缘子直流闪络电压的影响。试验结果表明绝缘子凸面和凹面的闪络电压变化规律不同,该不同的原因是由于绝缘子表面电场分布不同造成的;实验还发现,随着气体压强增高,金属微粒对绝缘子的闪络电压影响更为显著。(4)为了分析线形金属微粒对绝缘子表面电场分布的影响,基于有限元分析方法,建立了绝缘子三维电场仿真几何模型,研究了绝缘子表面存在线形金属微粒表面电场分布趋势,仿真中考虑了微粒位置、微粒尺寸等因素。仿真结果表明:粘附于绝缘子表面的线形金属微粒端部电场严重畸变,并且随着金属微粒远离高电位电极,畸变效果逐渐减弱;随金属微粒长度增加,微粒端部电场强度呈近似线性规律上升。