高速铁路以其速度快、安全性好、正点率高、输送能力大、污染轻等一系列技术优势,在我国交通运输中占有重要的地位,发展迅猛。车顶绝缘子是保障动车组安全供电关键的高压部件,不仅隔离车体与受电弓、母线等,还起到支撑作用,其绝缘故障会致使动车组临时停运。动车组车顶高压设备布局紧凑,绝缘子结构高度被限制在50cm内,尽管车顶绝缘子采用环氧树脂材料,具有优异的憎水性且硬度高,但在降雨环境中仍有放电发生,绝缘子遭受电痕破坏,威胁动车组安全运行。环氧树脂绝缘子遭受电痕破坏主要由降雨、湿雾使得污秽受潮,在反复干燥、受潮后,憎水性下降,电场畸变增强,电晕放电引起表面起弧,表面温度超过耐受温度,碳化形成电痕,情况严重时丧失绝缘性能,造成运行故障。因此,本文针对湿污状态下车顶绝缘子电场畸变及电痕破坏开展研究,为提高车顶绝缘子运行可靠性提供理论基础。动车组运行产生的高速气流致使绝缘子周围气流气压分布不均,雨滴受空气曳力影响,运动参数发生改变,为此根据水滴碰壁模型,构建了雨滴碰撞绝缘子并吸附在其表面的判据,基于Fluent建立了绝缘子风洞仿真模型,选择离散相进行降雨的数值模拟,利用UDF功能实现了对吸附判据的程序化,分析了绝缘子积雨分布特性,研究了降雨强度、入口风速、来流角度对绝缘子表面积雨量的影响。根据电准静态场理论,在Ansoft软件中分别建立了洁净状态、含水滴、湿污状态下绝缘子的有限元模型,分析了外部电场方向、憎水性以及水滴融合程度对水滴电场畸变的影响机制,利用多项式回归探寻了水滴最大电场增幅与外部电场方向、接触角的变化关系,对比了洁净和染污绝缘子的电场分布特性,并研究了在绝缘子不同位置上染污造成电场畸变的差异。环氧树脂绝缘子虽其电气、机械性能良好,但在维护检修中仍会发现电痕破坏,因此为探明动车组高速运行中,车顶绝缘子遭受电痕破坏的薄弱点,基于ANSYS建立了车顶绝缘子沿面放电的三维非线性瞬态电热耦合模型,分析了沿面放电时绝缘子表面温度分布特征,探明了电痕程度与时间的变化关系,研究了气流气压分布、入口风速对电痕程度的影响规律。