2008年8月1日京津城际高速铁路开通以来,我国高速铁路呈几何式增长。截至2015年年底,运营里程数达到1.9万公里,居世界第一位,占世界高速铁路总里程数的60%以上。“十三五”规划期间,高速铁路将继续保持高速增长态势并覆盖80%以上的大城市。复杂多变的气象条件给动车组高压设备的可靠运行带来了新的挑战。为降低雾霾天气下动车组车顶绝缘子的闪络频次和评价高速气流、水分、运行时长、风沙、高海拔等因素对绝缘子绝缘性能的影响,研究动车组高压设备外绝缘性能及结构优化具有重要意义。以动车组绝缘子为对象,试验研究了绝缘子污秽分布、闪络性能和水分、风沙、运行时长等环境因素对外绝缘性能的影响规律,提出了外绝缘结构的优化策略。论文的研究结论可为我国动车组高压设备外绝缘结构的设计、制造和运营提供参考。本文主要研究内容如下：在闭式风洞内开展积污模拟试验,分析了绝缘子材质、风速对伞裙表面污秽分布的影响。采集雾霾气候条件下的绝缘子表面污秽样本,比较分析模拟试验和实测数据之间的差异性及其原因,研究结果为后续人工污秽试验提供了依据。为开展动车组车顶绝缘子闪络试验,搭建1：1试验平台和人工气候室。开展环氧树脂、硅橡胶复合绝缘子和全尺寸车顶高压设备在不同污秽分布下的污闪试验,获取了动车组车顶绝缘子的绝缘性能、确定了需优化的绝缘部件。采用红外热像法,比较了水分侵入绝缘子柱体和表面污秽引起的温升变化规律。分析了二者存在差异的原因,为应用红外热像法监测动车组车顶高压设备绝缘性能提供了参考。在风洞内开展了风沙环境下环氧树脂绝缘子积污及蚀损试验,获取了风沙粒径、试验时长对绝缘子积污、蚀损的影响规律。基于憎水性测试和污闪试验,获得了动车组绝缘子绝缘性能随运行时长的变化规律。针对动车组高压设备外绝缘的薄弱点和高压设备箱无法满足兰新线动车组电气设备入网考核需求,提出了高压隔离开关电极结构和高压设备箱绝缘优化策略。仿真和试验结果表明：优化后的高压隔离开关电极可优化电场分布、避免了电极对伞裙的加速老化；高压端加装具有合理结构的绝缘护套后,高压设备箱的雷电冲击电压耐受值可满足兰新线及海拔高度3500 m以下区域设备的入网考核指标要求。