气体绝缘输电线路具有传输容量大、损耗小、安全可靠以及环境友好等优点,在高压输电领域的应用日益广泛。在直流电压下,电荷将在绝缘子表面积聚,使绝缘结构闪络电压降低,阻碍了气体绝缘输电线路向直流领域的推广应用。研究直流电压下绝缘子表面电荷积聚的影响因素及消散特性对直流气体绝缘输电线路技术的发展具有重要意义。本文基于电容分压原理研制了满足研究需要的静电探头,配合平板电极和圆柱形聚四氟乙烯模型绝缘子,并利用步进电机及配套的控制装置驱动绝缘子与探头配合运动以使探头能够精确测量绝缘子整个表面,构成了表面电荷实验系统。利用表面电荷实验系统,本文研究了金属颗粒附着、电极接触不良和表面划伤等局部因素对绝缘子表面电荷积聚的影响。研究发现:绝缘子表面附着金属颗粒时,颗粒附近表面电荷积聚明显,电荷极性与附近金属颗粒边沿感应电荷极性一致,气体侧传导和沿面传导共同决定了电荷分布;电极接触不良时,接触不良电极附近积聚了大量异极性电荷,法向场强主导了正负电荷在绝缘子表面的分布;表面划伤时,在较低电压下,划痕两边分布着大量异号电荷,在较高电压等级时不具有明显分布特征。同时,本文研究了不同外施电压下,预加在绝缘子表面的正电荷消散过程。结果显示:外施电压为0时,电荷主要通过与气体侧离子中和消散;外施电压为+20kV时,预加的正电荷难以消散且有所增加;外施电压为-20kV时,高压电极附近的预加正电荷迅速消散,而带屏蔽电极的地电极附近的预加正电荷消散至一定程度后随时间的变化幅度很小。外施电压主要影响电荷沿面传导从而影响电荷消散特性。