鉴于我国能源中心和电力负荷中心位置在地域上的差异性,跨区域远距离的电力网络已成为我国能源传输的一大主要通道,而超高压输电线路是实现这种远距离、大容量能源输送的重要途径。然而据多年运行经验发现,雷击输电线路是导致输电线路跳闸事故的主要原因,尤其超高压输电线路具有高运行电压、大杆塔结构尺寸和长距离大跨越输电的特点,使得输电线路遭受雷击事故的概率相应增加,并且线路总跳闸率中绕击跳闸率所占比例较大。而雷电绕击输电线路的实质是雷电下行先导与输电线路避雷线、导线产生的迎面上行先导相遇并发生连接的过程,因此寻求一种抑制导线上行先导的方法,使得导线上行先导的产生时间被延缓、上行先导的长度被缩短、甚至从根本上抑制导线上行先导的产生,将有效降低雷电下行先导击中导线的概率,从而减少输电线路的绕击次数,提高超高压输电线路的绕击耐雷性能。细线超电晕近年来被国内外学者发现并被认为是一种能够有效抑制导线上行先导的方法,它不仅对流注发展有良好的抑制效果,同时其产生的大量空间电荷能够改变周围空间的电位分布,从而对周围导体的上行先导产生影响,因此已有学者基于这些电晕特性提出了细线超电晕在输电线路防雷中的应用方法并开展了相应的试验研究。鉴于细线超电晕在超高压输电线路雷电防护中良好的应用前景,研究细线超电晕的产生机制和电晕特性,并评估超电晕情况下的输电线路绕击耐雷性能具有十分重要的意义。目前国内外针对细线超电晕的研究甚少,当前对于细线超电晕特性的试验研究比较零散且缺少系统性,仅仅针对细线超电晕对流注的抑制特性开展了初步试验分析,未对细线超电晕对周围空间电位分布的影响以及细线对超电晕起始规律的影响进行深入研究;现有的超电晕放电仿真模型大多基于避雷针建立,由于输电线路避雷线与避雷针结构迥异,电晕放电产生的电场分布与电荷迁移规律存在较大差异,导致避雷针的研究成果无法在输电线路直接应用,而基于输电线路结构建立的超电晕放电模型由于进行了大量的近似处理,具有较大局限性;此外,由于缺乏精确描述细线超电晕和雷电先导同步发展过程的绕击耐雷性能评估模型,无法对细线超电晕对输电线路绕击耐雷性能的影响进行准确的评估。因此,若能对细线超电晕开展系统的研究,将能更好地指导细线超电晕在输电线路的防雷设计与应用。本文采用理论分析与试验研究相结合的方法,对细线超电晕特性、雷云电场作用下的超电晕放电仿真模型、以及细线超电晕对输电线路绕击耐雷性能影响的评估分别进行深入系统的研究。首先,本文开展了细线超电晕特性试验研究。建立了细线超电晕特性测量试验平台,分别针对细线超电晕对流注的抑制特性、细线超电晕对周围空间电位分布的影响以及细线对超电晕起始规律的影响开展研究。根据不同电极形式的几何结构参数,推导了不同电极形式下的超电晕稳定判据,从中选取能够较好保持超电晕稳定性的电极并在表面缠绕细线,通过负极性高压直流试验进行超电晕对流注的抑制特性试验,得到了不同细线缠绕螺距下的空气间隙击穿电压,验证了超电晕的流注抑制特性;根据超电晕在周围空间任一点产生的感应电压表达式分析了超电晕对周围空间电位分布影响的机理,设计并开展了超电晕对周围导线表面电位影响的验证试验;通过开展细线超电晕的起晕试验,分析了细线对超电晕起始的影响,根据试验结果和相应的仿真分析得到了细线超电晕的起始规律。随后,根据细线效应特性分析了细线对超电晕稳定性的影响,并研究了雷云背景场作用下细线超电晕的产生机制和原理。然后以一维超电晕模型为基础,设定避雷线为能够产生超电晕的细线,结合输电线路的结构形式,考虑正极性离子与其他离子的附着与碰撞作用,建立了雷云场作用下输电线路的细线超电晕放电的二维仿真模型,对超电晕在雷云感应作用下从避雷线表面的起始发展过程与电晕特性进行仿真模拟。通过研究得到了电晕电流、正离子密度分布规律以及正离子迁移规律,发现正离子在避雷线上方迁移区的聚集形成的正空间电荷背景对行进电子束具有衰减和消耗作用,抑制了电子崩的形成,并降低了电子崩转化为流注的几率,阻止了新的电子崩对流注的不断注入,同时正空间电荷背景使气体的碰撞面增大,增加了与电子的复合几率,引起大量电子的消耗,最终抑制了电子崩的形成与流注的发展,迎面上行先导得到抑制。最后,基于雷云场作用下细线超电晕放电的二维模型,建立了超电晕发展的数学模型,并与雷电先导发展模型相结合,采用本文提出的细线超电晕起始经验公式,建立细线超电晕对输电线路绕击耐雷性能影响的评估模型,研究输电线路的先导起始过程以及雷电先导的运动过程,对雷电先导和超电晕的同步发展过程进行仿真模拟。根据仿真结果分析了细线超电晕对导线和避雷线雷电吸引能力的影响规律,通过对仿真结果的公式拟合得到避雷线表面产生细线超电晕后导线、避雷线的雷电吸引半径表达式,并将其未采用细线的输电线路进行对比,结果表明避雷线产生超电晕后导线和避雷线的吸引半径和雷电吸引能力均被削弱且大幅降低,且导线引雷能力的削弱程度大于避雷线,并基于这一结果推导了避雷线产生超电晕后输电线路屏蔽失效宽度的变化,最后通过500k V超高压输电线路的实例进行详细分析与验证,结果表明细线超电晕产生的反极性电位,降低了导线表面电位,从而抑制导线表面上行先导的产生。即使超电晕同时削弱了避雷线和导线的引雷能力,但导线受到的削弱程度更高,使得雷电先导不易击中输电线路导线,从而大大降低了绕击概率,使其绕击耐雷性能得到大幅提升。