随着可再生能源发电和高压直流输电的发展,对复杂环境下长距离输电可靠性提出了更高要求,直流GIL这种特殊输电媒介是解决该问题的理想方案。金属微粒污染问题是限制直流GIL技术发展主要问题之一,金属微粒在直流电压下活跃度更强,影响设备绝缘安全。因此,研究直流电压下金属微粒启举特性、运动特性及微粒导致的气隙击穿特性,并采取适当方法抑制金属微粒活性,具有重大工程实用价值。本文搭建了平行板金属微粒运动观测实验平台,模拟GIL中稍不均匀电场环境,使用高速相机对不同金属微粒运动情况进行观测。结果表明:金属微粒启举电压随微粒密度增大而增大;球形金属微粒启举电压随半径增大而增大;线形金属微粒启举电压随半径增大而增大,与其长度无关;片状金属微粒启举电压随厚度增大而增大,与其长度和宽度无关。当线形和片状金属微粒数量增加时,由于电场畸变作用,发生启举时电压与单个微粒时相比减小。直流电压极性不影响金属微粒启举电压幅值。球形金属微粒启举后在电极间进行碰撞反射角随机的往复运动,本文对其导致气隙击穿的过程进行了分析。线形和片状金属微粒在不同直流电压极性下呈现不同运动特性,正极性下会在下电极表面进行旋转、跳跃等运动,负极性下会进行电极间往复运动,一定条件时会出现飞萤现象。线形金属微粒半径减小、长度增加时容易导致气隙击穿;片状金属微粒厚度减小、对角线长度增加时容易导致气隙击穿,本文根据实验结果对此进行了定量分析。线形和片状金属微粒在直流负极性电压下更容易导致气隙击穿,本文从电晕放电发展过程对此进行了分析。为了抑制金属微粒活性,本文采用电极表面无胶涂覆PI/TiO2纳米复合薄膜的方法。首先在实验室中制备PI/TiO2纳米复合薄膜并对其性能进行表征,最终获得耐电晕并且综合性能优秀的纳米复合薄膜。然后对不同金属微粒进行电极覆膜实验,从覆膜后金属微粒启举电压、微粒运动活性和微粒导致气隙击穿的变化情况对覆膜效果进行评价。结果表明,本文提出的无胶涂覆厚度为25μm的TiO2纳米粒子含量为16wt.%的纳米复合薄膜方法比另两种使用粘结剂的覆膜方法效果更好,球形金属微粒启举电压提升了 64%到130%,线形金属微粒启举电压提升了 32%到100%,片状金属微粒启举电压提升了 70%到107%。薄膜厚度增加时,金属微粒启举电压会增大,为了减小对电极散热的影响,覆膜厚度选择25μm较为合理。下电极覆膜与双电极覆膜对金属微粒启举电压提升效果基本相同。电极覆膜后,金属微粒运动活性减弱而逐渐静止于下电极表面,气隙放电过程也随之停止。根据金属微粒运动过程存在的极性效应,提出电极覆膜策略:直流正极性电压时采用下电极覆膜方式,直流负极性电压时采用双电极覆膜方式。