现阶段我国的能源结构仍以煤炭为主,因此大气污染依旧长期威胁着我国电网的安全运行。尽管国内外学者对绝缘子表面积污特性以及防污措施进行了大量研究,但近几年来输电线路、变电站绝缘子污闪事故仍在发生,并且已从工业城市和沿海地区向农村及内陆地区发展。因此,进行自然条件下输电线路绝缘子积污规律的测量和分析研究刻不容缓,实时全面的绝缘子积污预测可以更准确地指导防污工作的开展,确保电网的安全稳定运行。论文通过自然积污试验,收集和整理现场数据,找到了影响自然环境下绝缘子表面积污形成机制和规律的物理因素。然后,从积污本质出发研究了绝缘子表面污秽形成的机理,建立了考虑积污特征参数、降雨参数和大气环境参数的绝缘子表面积污动态物理数学模型。最后,基于各气象输入参量影响的物理数学模型得到自然条件下每日实时绝缘子表面积污预测结果;同时通过回归分析的统计结果,提出了基于每月最大平均污秽数据的绝缘子污秽水平预测方法,比较分析了两种方法与实测数据之间的预测趋势。论文的具体工作及成果如下:(1)根据自然环境下绝缘子积污试验,收集、整理和分析我国典型区域积污测试的历史数据。分析了污秽颗粒在大气环境中粒径分布特征,得到绝缘子表面污秽粒径分布主要在5μm~25μm范围内。找到了不同污染源、绝缘子表面积污时间、积污速率等积污特征参数和降雨强度、降雨时间、降雨角度等冲刷特征参数对绝缘子表面在自然条件下积污特性的影响规律。(2)在空气流场和边界层的作用下,分析了污秽颗粒的沉降过程和碰撞绝缘子表面的受力及运动规律。计算了不同颗粒属性、外界气象环境下的吸附边界条件和出射边界条件,得到污秽颗粒在绝缘表面吸附的判据。进而建立了考虑粒径分布、风速、颗粒吸附、碰撞等物理参数的绝缘子表面污秽积聚物理数学模型。(3)基于自然环境试验得到的各降雨影响因素,研究了绝缘子表面污秽自然清洗过程及其影响机制。重点分析了降雨强度、降雨时间、降雨角度等特征参数对绝缘子表面自然冲刷的影响规律,完善了现有绝缘子表面自然清洗的研究方法。最后,建立了冲刷特征参数与绝缘子表面污秽之间的关系,从而得到自然清洗的物理数学模型。(4)基于表面污秽积聚形成机理和污秽冲刷规律得到了绝缘子表面积污动态模型,考虑了积污时间、风速、相对湿度、实时空气质量浓度和降雨冲刷角度、飞溅分布特性、降雨强度等物理因素的影响,通过实时的数值迭代计算得到了每日的污秽动态变化过程。通过实测数据的验证,预测结果与实测结果之间相对误差能有效控制在30%以内。(5)基于回归统计测量方法,结合现已运行输电线路所在区域的历年每月平均最大污秽量数据,预测未来一年内的污秽变化趋势,对现有污区分布具有一定参考补充作用。最后,比较分析了两种预测方法,发现动态积污模型得到的预测值更为合理且接近于自然环境下的绝缘子表面积污特性。同时,回归分析在一定程度上也能有效地预测绝缘子表面自然积污的变化趋势,可以作为动态积污模型预测方法的补充验证。