气体绝缘输电线路（Gas insulated metal closed transmission lines,GIL）因其传输容量大、运行稳定性好、电容负荷小、受地理环境影响小等优点而得到广泛应用。但是GIL内部的环氧树脂（Epoxy Resin,EP）盆式绝缘子在长期运行时会积累大量表面电荷,进而引发沿面闪络,严重损害绝缘性能,威胁电气设备的安全稳定运行。目前对环氧树脂进行的表面改性多为均匀处理,但实际工况下绝缘子所处电场环境并非均匀分布,均匀化的表面改性手段难以达到最优效果。因此,本文利用大气压等离子体射流（Atmospheric Pressure Plasma Jet,APPJ）技术对EP表面进行梯度改性,并对处理前后样品的表面理化特性及电气性能进行探究,构造表面电荷及电气参数的梯度分布,实现沿面绝缘性能的有效调控。首先,搭建了APPJ梯度改性平台、绝缘材料表面电荷动态扫描平台及闪络电压测试平台。通过对环氧树脂的氩气梯度物理刻蚀,研究表面物理形貌梯度分布对环氧树脂表面电气性能的影响。结果表明:等离子体梯度物理刻蚀使材料表面粗糙度呈现梯度式分布,并且表面电导率和表面电荷消散速率均有提升。改性后样品闪络电压最高达到了11.2k V,比未处理的样品提高了将近20%。其次,为了研究表面化学元素的梯度改性对环氧树脂表面电气性能的影响,本文以四氟化碳（CF4）及正硅酸乙酯（TEOS）为前驱物,对环氧树脂表面进行等离子体氟化梯度处理及硅沉积梯度处理。研究发现:两种梯度改性均可以改变绝缘材料表面粗糙度,提高绝缘材料表面电导率、表面电荷消散速率。在氟化梯度处理下,样品闪络电压最高达到了11.7k V,比未处理的样品提高了25%。在硅沉积梯度处理下,闪络电压达到了14.5k V,比未处理的样品提高了50%。此外,研究了等离子体F、Si二元梯度处理对环氧树脂表面电气性能的影响,以F-Si-F组合梯度及Si-F-Si组合梯度为例进行了探索。研究表明,与未处理和其它梯度处理的样品相比,F、Si二元组合梯度改性后的样品闪络性能明显提高。Si-F-Si组合梯度尤为明显,闪络电压最高达到了16.2k V,相对于未处理样品提高了近一倍。最后,对其机理进行了如下解释:通过COMSOL仿真发现,表面电导率梯度分布可以有效地优化针-针电极下环氧树脂表面的电场分布。表面均匀改性使环氧树脂表面特性均匀分布,电荷由高压电极快速向地电极移动,导致参与放电的电荷较多,限制了闪络电压的提升效果。梯度改性可以加速高场强区的表面电荷消散速率,控制低场强区的表面电荷消散率,进而抑制表面放电,最大程度上提高了闪络电压。综上所述,本文提出的绝缘材料等离子体表面梯度改性的方法为提高表面绝缘性能提供了一种新的思路。