在我国西北地区建设超特高压交流输电线路具有电压等级高、海拔高且沙尘天气频发等特点。以往的研究主要针对超高压及以下电压等级在干燥、雨、雪、污秽和沙尘情况下的导线电晕进行了测量,得到了一些数据点,而对于沙尘条件对交流输电线路导线的电晕特性影响规律尚未开展系统的研究。本文在国家自然科学基金(51577069)“沙尘条件下超/特高压交流输电线路导线电晕损失特性分析”和国家电网公司科技项目(SGTYHT/15-JS-191)“高海拔沙尘条件下特高压交流输电线路导线电晕特性研究”的资助下,重点研究了西北高海拔地区沙尘条件对交流输电线路电晕特性的影响规律,研究的主要内容如下:通过调研西北沙尘气象参数,确定了试验风速、沙尘浓度和沙尘粒径等参数。采用圆断面自由射流的原理,研制了一套与特高压电晕笼尺寸相匹配的沙尘天气模拟装置。该装置可以实现沙尘垂直覆盖导线约3m高度,长度覆盖24m,沙尘浓度133mg/m3以上连续精确可调,具备体积小和移动方便等优点。结合集成化光电式分裂导线电晕损失测量装置和紫外仪,形成了一整套高海拔地区沙尘条件下电晕特性测量平台。研究了高海拔地区沙尘条件下交流导线电晕起始特性,应用所搭建的测量平台对超特高压常用的4至12分裂23种分裂导线电晕起始特性进行实测,得到不同沙尘参数下电晕紫外放电图谱和阻性电流,通过切线法对场强-阻性电流曲线做切线得到了不同沙尘参数下的起晕场强试验值。分析了子导线半径、导线分裂数、海拔高度、沙尘浓度和沙粒粒径对起晕场强的影响规律,提出了高海拔地区沙尘条件下分裂导线起晕场强经验预测公式。研究了高海拔地区沙尘条件下交流导线的电晕损失特性,应用所搭建的平台对超高压至特高压常用的4至12分裂23种分裂导线电晕损失特性进行实测,得到不同沙尘参数下电晕损失值。分析了子导线半径、导线分裂数、导线表面平均最大场强、沙尘浓度和沙粒粒径对电晕损失的影响规律,并提出了高海拔地区沙尘条件下分裂导线电晕损失经验预测公式。评估了典型特高压交流同塔双回输电线路导线在沙尘条件下的电晕损失。基于螺旋模拟电荷,采用Kaptzov假设,舍弃Deutsch假设,考虑空间电荷发射的不均匀性及绞线外层股实际结构,引入离子迁移率实测结果仿真空间电荷的发射、迁移、复合过程,进一步考虑沙尘因素,修正沙尘存在下导线起晕场强,提出并引入沙尘颗粒在交流离子流场中的荷电迁移运动模型,建立了电晕笼导线三维电晕损失计算方法。应用三维电晕损失计算方法计算了小电晕笼单根导线、特高压电晕笼含弧垂导线及沙尘条件下的电晕损失,验证了所提计算方法的准确性,与试验结果对比分析发现,三维模型均吻合较好,可以更准确的分析电晕放电发展的实际物理过程。