高速铁路凭借输送能力强、速度快、安全舒适等一系列优势,逐步发展成为我国重要的运载工具。动车组作为高速铁路的核心组成部分,保障其安全可靠运行是提高高铁服务质量的重要标准。车顶绝缘子是动车组的主要高压绝缘器件,其运行故障不仅会造成铁路运输中断,还会带来恶劣的社会影响。动车组车顶空间有限,绝缘子的结构高度被局限在狭小的范围内,尽管电压等级不高,但是在高压端局部区域仍表现出高场强特性,降低了绝缘子的运行可靠性。受电弓支撑绝缘子采用憎水性的环氧树脂材料,在冬季凝露、雾霾条件下仍频繁的发生闪络事故。闪络主要由于憎水性能下降和表面染污,电晕放电是导致绝缘子表面材料憎水性能下降的首要因素,主要由电场强度过大引起。芯棒和护套的粘接界面在高场强下易出现电蚀穿孔,间隙的出现会进一步畸变绝缘子内部电场引发放电,严重时导致绝缘击穿。通过绝缘子表面和内部电场的准确计算不仅能给深入研究绝缘子闪络和内击穿机理奠定基础,还能制定相应的电场优化措施以提高绝缘子运行可靠性。根据电准静态场和有限元理论构建了动车组受电弓支撑绝缘子的三维有限元计算模型,研究了接触线、受电弓及支架、底座、计算区域等因素对建模计算结果的影响,探明了清洁和污秽绝缘子沿面和空间电场的分布特性,结合受电弓支撑绝缘子实际运行工况分析了过电压和谐波对绝缘子电场分布的影响。考虑环氧树脂材料的憎水性建立了含水分时受电弓支撑绝缘子的三维有限元模型,分析了水珠对绝缘子表面电场的影响规律,揭示了出现水膜、水流后绝缘子表面电场变化特征,通过简化的平行电极三维电场计算模型探究了电场旋转角和水珠参数变化对最大电场增强因子的影响,提出了最大电场增强因子的逻辑函数表征模型,最后从综合优化电场强度大小和方向角度考虑确定了针对受电弓支撑绝缘子的最优均压环设置方案。针对汇流母线支撑绝缘子内绝缘击穿事故,建立了相应的多参数电场分析模型,揭示了绝缘子内部的轴向电场分布特征,并通过设置不同的参数模拟内部气体和液体间隙分析了间隙处电场的变化特征,研究了间隙的电导率、尺寸和位置对电场的畸变特性,结合复合绝缘子内部电场畸变规律分析了事故原因。