自然覆冰绝缘子串电气性能的下降是导致电网事故的主要原因之一。国内外的专家和学者针对绝缘子覆冰闪络特性做了大量研究，但由于绝缘子闪络的影响因素多、随机性强，以及人工覆冰的温度、风速、水滴过冷却度和颗粒分布等物理特性的模拟参数与自然环境差异较大，人工模拟雨凇冰闪过程的分析并不能完全表征自然冰闪现象，近年超/特高压线路仍时有冰闪现象发生。因此开展自然覆冰绝缘子(长)串直流闪络试验，为自然覆冰状态及其冰闪预测、人工覆冰试验方法的完善、覆冰地区特高压直流外绝缘设计提供试验支持与理论依据，具有十分重要的意义。
　　本文在雪峰山自然覆冰试验基地，对自然覆冰的LXY-210玻璃绝缘子、XWP-160双伞型瓷绝缘子、XWP7-210三伞型瓷绝缘子和XZP-160钟罩型瓷绝缘子长串，以及FXBW-220/100复合绝缘子和FXBW4-220/100复合绝缘子的表面覆冰特性进行了分析，并通过试验探究了自然覆冰绝缘子长串的直流闪络特性，建立雨凇覆冰绝缘子的三维模型，分析了冰棱长度、串长等对覆冰绝缘子串沿面电场分布的影响规律。主要得到如下结论：
　　①绝缘子表面覆雨凇时，雪峰山自然环境温度一般在-5~0℃之间，日累计降雨量大于10mm，风速通常在0~7m/s之间。自然雨凇覆冰绝缘子串具有下部绝缘子覆冰比中部绝缘子覆冰冰棱更长的特点。玻璃、瓷和复合三种材质绝缘子中，复合绝缘子前期覆冰最快。覆冰是一种特殊的污秽，固体涂层法与覆冰水电导率法存在等价性，自然覆冰绝缘子的表面盐密SDD与覆冰水电导率γ20存在等价关系。
　　②当串长N≤15，绝缘子的串长与冰闪电压基本呈线性相关，非线性关系的系数e值在0.9104~0.9775之间。气压对串长N与冰闪电压间的非线性关系指数e无明显影响。随着N的增加，覆冰绝缘子的串长N与直流冰闪电压间的非线性度增大。自然覆冰环境下绝缘子串长与直流冰闪电压间的非线性度比人工覆冰更大。
　　③自然覆冰的绝缘子(长)串直流闪络电压随着覆冰前污秽程度SDD的增大而逐渐降低，且满足负幂函数关系，特征指数a值在0.182~0.349之间。玻璃和瓷绝缘子存在明显的极性效应，复合绝缘子极性效应不明显。自然覆冰的极性效应比人工气候室的试验结果更为显著。在多功能人工气候室通过人工覆冰试验得到的直流冰闪电压分散程度比自然覆冰小。相同试验条件下，人工覆冰试验的直流冰闪电压比自然覆冰低6.27%~14.81%。覆冰绝缘子的闪络电压均随ISP的增加而降低，ISP值相同的情况下，自然覆冰闪络电压高于人工覆冰。
　　④通过拍摄混合凇以及雨凇覆冰绝缘子的闪络试验过程，得到不同覆冰状态下绝缘子放电过程中电弧的发展规律。混合凇绝缘子的闪络路径主要沿着绝缘子伞裙边沿，而雨凇绝缘子的电弧路径飘离绝缘子冰层表面在空气中贯通，飘弧现象严重。雨凇覆冰绝缘子的三维电场分布显示，绝缘子冰棱越长，冰棱尖端的电场畸变越大，空气间隙更容易被击穿。随着串长的增加，覆冰绝缘子串不同位置绝缘子承受电压的电压差值增大，覆冰绝缘子串的电场分布不均匀度增大。