鉴于当前超特高压输电走廊紧缺、分布式能源就地输送、线路跨越江河的特殊需求等问题,以及未来直流电网规划发展需要,使得直流气体绝缘输电线路(Gas insulated transmission lines,GIL)愈加受到学术界和工业界的普遍重视。在直流GIL绝缘体系中,由于生产、运输、组装、运行等阶段的机械碰撞、设备振动以及热伸缩摩擦,都会不可避免地产生金属微粒污染物,而金属微粒将在电场作用下带电、运动并引发腔体内的气隙击穿和绝缘子沿面闪络,进而造成GIL设备绝缘耐受能力显著下降,严重影响到直流输电系统的安全可靠运行。本文重点针对直流GIL中金属微粒的荷电运动机制及治理方法开展研究,所取得的成果主要包括:利用流体力学理论分析微粒运动过程中混合气体阻力的影响,并结合弹性碰撞理论分析金属微粒与导体及外壳的非弹性随机碰撞过程,建立了球形金属微粒的运动模型。仿真和实验结果表明:相比于交流情况,直流GIL中的微粒存在贯穿电极间隙的运动,分布范围更大,危险程度更高;尽管微粒运动有很大随机性,但在封闭腔体内的运动分布仍呈现一定规律;微粒活跃度与随机反射角、电压幅值呈正相关,且随着微粒半径变化存在极大值。掌握微粒的动力学行为特征,可为微粒的危险程度评价及抑制措施研究提供重要的理论基础和技术依据。自由金属微粒运动将进一步引发直流GIL腔体内部的局部放电,而严重的放电甚至会导致整个气隙击穿。基于微粒局部放电实验平台,针对电压极性、幅值、SF6气压、微粒长度、微粒半径、微粒个数等影响因素开展实验研究,探究各因素对金属微粒运动特性以及放电特性的影响,并分析获得不同因素下微粒污染物的危险程度。进一步使用高速相机观测自由金属微粒诱导的气隙击穿过程,通过分析球形微粒启举后的电场畸变现象,并基于流注理论的微放电判据得到运动微粒与极板间的微放电特征间距,根据实验现象将直流匀场中金属微粒引起的击穿分为3种类型——静止直接击穿、微放电击穿、启举电压击穿。对于跳跃的自由线形微粒,其引起的微放电击穿间距随着微粒长度的增加而增加,击穿电压则随着微粒长度的增加而降低。除了诱发气隙击穿,附着金属微粒还对绝缘子表面电荷积聚具有严重影响。纳入微粒污染以及气体侧空间离子的产生、复合、迁移、扩散等作用,利用多物理场仿真软件COMSOL建立了绝缘子表面电荷积聚的微观模型,同时搭建考虑金属微粒影响的旋转式电荷测量平台进行测试,仿真分析和实验结果均表明:绝缘子表面电荷积聚与绝缘子表面场强的法向分量具有一致性;附着绝缘子表面的导电微粒能引起表面电荷积聚激增,其中附着在中间部位的微粒引起的电荷激增量更为显著,且微粒两端积聚电荷的电性相反,并与微粒尖端所对电极极性相反;悬浮微粒对表面电荷积聚的影响较小,当悬浮微粒距绝缘子表面垂直距离超过4倍微粒直径时,其对绝缘子表面电荷的影响可以忽略。针对直流GIL中自由金属微粒污染物的治理,一方面,研究电极表面覆膜对金属微粒启举特性的抑制机理,并利用气体电离及界面电荷积聚理论提出直流电极覆膜时金属微粒的带电与启举模型,发现直流应力下覆膜产生的静电吸附力可显著提高微粒的启举电压,覆膜介电常数及体电导率对微粒充电时间均有显著影响,从而明确了介电常数大、体电导率小这一覆膜材料遴选原则;另一方面,基于电场分析以及捕捉实验,提出了可用于直流GIL栅格式微粒陷阱设计的特征厚宽比参数,同时对绝缘子附近金属微粒的运动行为进行了研究,并在金属微粒落点集中区域进行陷阱布置,取得较好的抑制效果,可指导工程应用设计。