近十年的国内外运行案例表明,由于绝缘配置不合理和严重污秽导致的闪络事故仍然没有杜绝,并且严重危害着电力系统安全。为防止雷击对输电线路设备和安全运行造成损害,诸如并联间隙和氧化锌避雷器等防雷设备得到广泛的应用,但其通常与绝缘子配合使用形成一种组合绝缘子,因此存在绝缘配合是否合理,以及组合绝缘子污秽条件下外绝缘如何配置等问题。目前,虽然对污秽绝缘子电弧发展过程与闪络模型研究较为深入,但是污秽条件下组合绝缘子放电特性研究相对缺乏。因此本文以一种复合避雷器组合绝缘子为例,重点研究了电弧发展机制与闪络模型,通过试验揭示了组合绝缘子污闪特性,分析了其污秽条件电弧发展路径规律。研究结果有助于更深入地理解组合绝缘子污闪形成和放电发展机制,可以为污秽条件下输电线路组合绝缘子的设计提供更为科学全面的理论指导。本文主要研究工作和成果包括:理论分析了组合绝缘子电弧发展路径,揭示了电弧发展机制;为了解决传统绝缘子闪络模型对于组合绝缘子的不适用性,提出了组合绝缘子交流电弧临界发展物理模型,推导并建立了动态交流组合绝缘子闪络模型。（1）根据复合避雷器组合绝缘子等值电路分析了交流电压下电弧路径,结合沿面绝缘、空气间隙和避雷器伏秒特性曲线,分析了冲击电压下电弧路径。（2）基于所分析的电弧路径种类,以Obenaus模型和Hampton判据为基础,提出了交流电压下4类电弧路径发展的临界物理模型;结合电弧发展临界物理模型,考虑组合绝缘子复杂几何情况与避雷器氧化锌阀片非线性电阻特性,推导了适用于组合绝缘子的剩余污层电阻计算公式;建立了动态交流组合绝缘子闪络模型。（3）提出基于交点法的复合避雷器组合绝缘子冲击闪络电压与电弧路径计算方法,从迭代求解变量U出发,将单方程两未知量问题转化为单未知量的非线性方程求解问题以实现模型求解。依托国家重点实验室与国家野外科学观测研究站平台,（1）首先进行第2章提出的复合避雷器组合绝缘子闪络模型关键参数测试,得到了适用于组合绝缘子的表面污层电导计算公式和单绝缘伏秒特性曲线计算公式等关键数据。（2）进行了交流、冲击电压下的组合绝缘子放电试验,通过模型计算结果与试验结果的对比分析发现,动态交流闪络模型计算最大误差为10.3%,平均误差为6.3%;基于交点法的冲击闪络模型计算最大误差为8.1%,平均误差为4.5%。（3）基于试验结果揭示了组合绝缘子在污秽条件下的交流、雷电冲击和操作冲击闪络电压变化规律。此外,以雷电冲击电压为例,基于Weibull分布计算得到了组合绝缘子在不同污秽度下的闪络概率。试验研究并揭示了染污时组合绝缘子电弧路径发展规律,（1）交流电压下,电弧路径仅受污秽程度的影响,其放电路径也可分为三种情况,即T1（电弧路径为空气间隙）、T2（空气间隙保护失效但避雷器正常工作）和T3（空气间隙保护失效且避雷器发生外绝缘闪络）。（2）但冲击电压下,电弧路径同时受污染程度和冲击电压幅值的影响,除盐密影响外,电弧路径发展和所施加的冲击电压波形有关。（3）提出并定义典型电弧路径下的冲击电压波形特征参数,进行了基于灰色理论的冲击电压波形参数与电弧路径相关性分析。最后进行了闪络模型的验证,交流、雷电冲击放电路径的模型预测结果与试验结果吻合度分别为90.9%和100%。进行了复合避雷器组合绝缘子结构优化原则与指标分析,提出了基于组合绝缘子闪络模型与遗传寻优算法结合的优化方法。本文提出将组合绝缘子闪络模型所计算的闪络电压与电弧路径作为优化的边界条件,因此可以保证电弧路径沿理想位置发展的前提下,得到更高的耐受闪络电压（更小与更均匀的表面电场特性）。通过遗传算法进行寻优计算,最终得到不同污秽等级下的复合避雷器组合绝缘子推荐结构参数,以c级污秽地区为例,最终提出优化参数为:导弧脚直径、保护间隙距离、伞伸出长度分别取27.6mm、29.7mm、42.4mm。