输电线路绝缘子的覆冰会降低绝缘子的电气性能进而可能引发闪络,甚至造成停电事故。绝缘子覆冰闪络过程通常要经过电晕放电,局部电弧的形成与发展,闪络这几个阶段。闪络现象主要是由于局部电弧的发展造成的,目前对这个复杂过程中电弧特性的研究相对缺乏,因此,对冰面电弧发展过程中电弧的伏安特性、光谱特性、发展特性及发展原因的研究是非常必要的。本文采用覆冰试验和理论分析相结合的研究方法,利用覆冰平板进行试验,得到不同环境温度和电极半径下电弧的伏安特性参数。对发展过程中电弧的光谱信号、视频图像、电压和电流信号同时进行了测量。首先对冰面电弧的时间分辨光谱进行标识,然后根据特征谱线和特征谱带分别计算了电弧的转动温度、激发温度和电子密度。进而结合电流信号,分析了电弧的转动温度、激发温度和电子密度随电流变化的关系;最后分析了发展过程中电弧的发展特性、电弧特征和电弧发展的原因。论文的主要研究工作及取得的成果如下:通过试验测量电弧的电压和电流信号,得到不同环境温度和电极半径下冰面电弧的伏安特性特征参数,并分析了环境温度和电极半径对电弧伏安特性特征参数的影响。通过对冰面直流负极性电弧光谱的分析,得到:冰面电弧是由冰面粒子和空气粒子共同电离产生的;在电弧发展过程中,转动温度随泄漏电流的增大而增加,当电流在250⁷00mA范围内变化时,转动温度从3000K增加到6000K。激发温度并没有很明显的变化,主要在5500±500K内变化,变化幅度不超过10%。电弧的发展初期,泄漏电流增加,电子密度也增加,当电流在250⁶00mA范围内变化时,电子密度从1×10¹⁷cm^-3增加到1.6×10¹⁷cm^-3,在闪络时刻,电子密度突变到最大值1.9×10¹⁷cm^-3。通过对冰面电弧视频图像和电压电流信号的分析,得到:平板覆冰直流闪络过程可分为以下几个阶段:电晕放电、局部电弧的形成和发展、最后闪络。当泄漏电流介于5-18 mA时,电晕放电阶段;当泄漏电流达到20mA时,辉光放电向弧光放电的过渡;在电弧发展过程中会看到电弧长度的延伸和衰减两个过程,这些过程都伴随着泄漏电流小幅度突然变化,同时电弧也会出现拱状和弯曲现象。当电流超过300mA时,电源提供的能量足够大,电弧会沿着冰面发展,完成闪络。冰面电弧发展过程根据速度大小可分为两个阶段,当冰面电弧长度小于冰面长度的40%时,电弧发展很缓慢;当冰面电弧长度大于冰面长度的40%到临闪前的过程中,电弧速度较上一阶段有明显的增大,并在闪络时刻达到最大值91m/s;分析了电弧发展过程中电弧的外观特征,电弧电压梯度和电弧能量与温度的关系。对冰面电弧发展的原因进行了分析,得出:在电弧发展早期阶段中,热电离是电弧发展的主要原因,同时在此过程中,热浮力、静电力和碰撞电离也会对电弧的发展有相当大的影响;在闪络时刻,由于电弧前端的高强度电场,此时碰撞电离是电弧发展的主要原因。