随着社会经济和工业的蓬勃发展，电力系统外绝缘污秽成分逐渐趋于多样性，绝缘子表面污秽的化学成分直接影响了其电气性能，严重威胁着电力系统的安全稳定运行。然而，传统的外绝缘设计和绝缘子闪络电压预测方法未对污秽成分的影响进行全面考虑。
　　本文在总结国内外研究成果的基础上，针对现有研究的不足以及客观存在的问题，对绝缘子表面污秽成分检测及成分对绝缘子交流闪络特性的影响进行了理论与试验研究。论文建立了绝缘子表面污秽成分的阴阳离子配对模型，从微观角度分析了污秽化学成分对绝缘子闪络特性的影响机理，综合考虑各类成分的影响，提出了混合污秽成分染污绝缘子的闪络电压预测方法。论文的主要工作如下：
　　对多种绝缘子进行自然积污试验，并对其盐/灰密进行了测量与分析；结合离子交换色谱法，测量了绝缘子表面污秽的离子成分。针对目前人工配对方法的不足，结合绝缘子表面污秽的积累特性和污秽溶解的动态电导率特性，建立了绝缘子表面污秽离子成分的配对模型。模型首先利用模糊聚类和动态改进FCM的方法，实现了阴阳离子的粗略配对；结合Avrami溶解动力学方程，研究了电力系统主要污秽成分溶解时的动态电导率特性，得到了各污秽成分溶解时电导率与时间及平衡浓度的关系曲线表达式；根据污秽溶液的动态电导率特性，结合离子成分测量与粗略配对结果，提出了基于污液动态电导率特性的阴阳离子配对子模型，用以提高配对精度，并对该子模型进行了试验验证。
　　通过单一可溶污秽成分的闪络试验，得到了多种可溶污秽成分对绝缘子闪络特性影响的特征参数，总结了可溶污秽离子成分对绝缘子污闪特性影响程度的一般规律：Cl-＜NO3-＜SO42-；K+＜Na+,NH4+＜Ca2+。根据成分对绝缘子闪络特性的影响机理及规律，提出了单一易溶污秽成分的绝缘子闪络特征参数预测方程，并对其工程应用方法和价值进行了分析。通过混合可溶污秽成分的闪络试验和对比分析，提出工程设计中易溶污秽成分可按线性叠加的方法进行绝缘子闪络电压梯度预测；而对于CaSO4，需针对其微溶特性进行单独计算。
　　通过不溶污秽成分的闪络试验，得到了不溶污秽所对应的绝缘子闪络特征参数，在相同污秽度下，不溶物所对应的绝缘子闪络电压梯度大小顺序为：高岭土＜Al2O3＜Fe2O3,硅藻土＜SiO2。颗粒间隙的保水作用使得绝缘子污闪电压梯度随不溶物粒径的增大而有所提升。
　　结合电解质溶解试验与分子动力学模拟，分别从导电和溶解特性、温度、电场、混合成分的相互影响等方面研究了可溶污秽成分对绝缘子污闪特性的影响机理及其微观行为，解释了造成易溶污秽成分闪络特性差异的原因。结果表明，在有效ESDD测量和计算时应对成分的电导率特性和溶解特性加以考虑；不同可溶污秽成分对应的温度修正系数有所不同，在电场作用下的污秽溶液的离子电导率相对于无电场时有不同程度的提升；共存离子对电导率的影响主要体现在溶剂化作用和离子氛作用两方面，且离子氛作用占主导地位；外加离子对CaSO4溶液在离子扩散系数和溶解度方面存在影响，且两方面作用效果相反。
　　通过分子动力学和蒙特卡罗方法，研究了不溶物吸水机理和微观行为，建立了不溶物吸水的微观模型；并从吸附能、径向分布函数、平均力势、吸附等温线、吸附动力学等方面对不溶物的表面吸附、孔洞吸附和层间吸附作用进行了分析。分子模拟结果与闪络试验结果相互印证。
　　根据污秽成分的溶解特性和电导率特性，对污秽成分的有效污秽度进行了定量表征；结合污秽成分对绝缘子闪络特性的影响机理和规律、阴阳离子测量和配对方法，综合考虑易溶物、微溶物、不溶物三方面的影响，提出了混合污秽染污绝缘子的闪络电压(梯度)预测方法，并对方法进行了算例分析与试验验证，结果表明，该方法相对于传统方法可大幅度减小绝缘子闪络电压梯度的预测误差，此误差可控制在10%以内。