气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission lines, GIL)和气体绝缘金属封闭开关装置(gas insulated metal enclosed switchgear, GIS)等气体绝缘输变电装备，相比于架空线、输电电缆等传统输电方式，在进行大容量远距离输电时具有传输损耗小、安全性高、环境影响小等优势。

盆式和支柱绝缘子是GIL/GIS的主要绝缘部件，通过对我国近30年GIL/GIS绝缘故障调研统计，绝缘子沿面放电故障在绝缘故障中占比最高，达43%，严重威胁电网及设备安全。在GIL/GIS的运行过程中，高压导体上的残余直流电压、局部电场畸变、场发射效应、金属微粒等现象会导致固体绝缘体上积聚电荷，这些表面电荷会使电场发生畸变，并向闪络过程提供电荷，因此引起绝缘子沿面放电故障。其重要原因是直流GIL/GIS中的绝缘子固–气界面、三结合处等绝缘薄弱的位置更易产生表面电荷积聚等问题，诱发沿面闪络和绝缘破坏。综上，在汉斯出版社《智能电网》期刊中，有学者认为研究和解决电荷诱发的固–气界面闪络问题是气体绝缘装备绝缘设计与优化的当务之急。

目前，国内外学者主要从以下三方面对该问题进行了探索：1)不同形式电压应力下表面电荷在沿面闪络中的作用；2)固体材料种类、表面状态等与沿面闪络的关系；3)金属微粒的带电与运动情况对表面电荷以及沿面闪络的影响。在目前的研究成果中，已经有综合模型、异极性电荷簇模型、同极性电荷注入模型、气体吸附模型等闪络模型被提出。

电场分布是影响表面电荷积聚以及闪络发生的重要因素。绝缘子表面电场的法向分量(电场分量方向垂直于固–气界面)会使固体侧或气体侧的电荷沿法向迁移到固–气界面并发生积聚，法向分量越大，电子崩过程更容易发展成流注过程。切向分量(电场分量方向平行于固–气界面)则影响固体绝缘介质的表面电导过程，能使表面电荷产生一定的消散。在研究过程中，将实际电极结构归入切向分量主导型电场(切向分量含量高)和混合型电场(切向和法向分量的影响都不可忽略)两种电场分布类型。分别考察绝缘子表面电场切向分量和法向分量的占比及分布，可以更深刻地认识电场分布对电荷–闪络过程的影响。

本文以GIL/GIS盆式绝缘子表面不同电场分布类型产生的表面电荷积聚模式为基础，综述了目前直流电压下固–气界面电场分布、电荷积聚、闪络特性三者关联关系的研究进展，总结了切向分量主导型和混合型两种电场分布类型所产生的电荷积聚模式，及其对沿面闪络的影响规律。

可以看出，固–气界面电荷的积聚及其对沿面闪络的影响机制十分复杂。因此，对相关研究提出以下几点展望：1)高气压环境中，对于绝缘子表面电荷更为直观的在线观测手段需要突破，以深入考察电荷诱导闪络的动态过程，并对电荷积累–沿面放电的相互作用过程，给出准确的分析。2)现有气体沿面闪络模型大都基于气体放电和真空沿面放电，然而，高气压环境中的载流子与固-气界面的作用机制需要更深入的理论研究和实验证据。需要建立能够反映电荷与闪络相互作用机制的定量物理模型。3)金属微粒等缺陷是引发GIL/GIS设备中的绝缘破坏事故的重要因素。4)针对现有的改性方法，需要开发面向工业的加工工艺，以用于实际固体材料沿面闪络性能的提升。

气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed transmission lines, GIL)和气体绝缘金属封闭开关装置(gas insulated metal enclosed switchgear, GIS)等气体绝缘输变电装备，相比于架空线、输电电缆等传统输电方式，在进行大容量远距离输电时具有传输损耗小、安全性高、环境影响小等优势。

盆式和支柱绝缘子是GIL/GIS的主要绝缘部件，通过对我国近30年GIL/GIS绝缘故障调研统计，绝缘子沿面放电故障在绝缘故障中占比最高，达43%，严重威胁电网及设备安全。在GIL/GIS的运行过程中，高压导体上的残余直流电压、局部电场畸变、场发射效应、金属微粒等现象会导致固体绝缘体上积聚电荷，这些表面电荷会使电场发生畸变，并向闪络过程提供电荷，因此引起绝缘子沿面放电故障。其重要原因是直流GIL/GIS中的绝缘子固–气界面、三结合处等绝缘薄弱的位置更易产生表面电荷积聚等问题，诱发沿面闪络和绝缘破坏。综上，在汉斯出版社《智能电网》期刊中，有学者认为研究和解决电荷诱发的固–气界面闪络问题是气体绝缘装备绝缘设计与优化的当务之急。

目前，国内外学者主要从以下三方面对该问题进行了探索：1)不同形式电压应力下表面电荷在沿面闪络中的作用；2)固体材料种类、表面状态等与沿面闪络的关系；3)金属微粒的带电与运动情况对表面电荷以及沿面闪络的影响。在目前的研究成果中，已经有综合模型、异极性电荷簇模型、同极性电荷注入模型、气体吸附模型等闪络模型被提出。

电场分布是影响表面电荷积聚以及闪络发生的重要因素。绝缘子表面电场的法向分量(电场分量方向垂直于固–气界面)会使固体侧或气体侧的电荷沿法向迁移到固–气界面并发生积聚，法向分量越大，电子崩过程更容易发展成流注过程。切向分量(电场分量方向平行于固–气界面)则影响固体绝缘介质的表面电导过程，能使表面电荷产生一定的消散。在研究过程中，将实际电极结构归入切向分量主导型电场(切向分量含量高)和混合型电场(切向和法向分量的影响都不可忽略)两种电场分布类型。分别考察绝缘子表面电场切向分量和法向分量的占比及分布，可以更深刻地认识电场分布对电荷–闪络过程的影响。

本文以GIL/GIS盆式绝缘子表面不同电场分布类型产生的表面电荷积聚模式为基础，综述了目前直流电压下固–气界面电场分布、电荷积聚、闪络特性三者关联关系的研究进展，总结了切向分量主导型和混合型两种电场分布类型所产生的电荷积聚模式，及其对沿面闪络的影响规律。

可以看出，固–气界面电荷的积聚及其对沿面闪络的影响机制十分复杂。因此，对相关研究提出以下几点展望：1)高气压环境中，对于绝缘子表面电荷更为直观的在线观测手段需要突破，以深入考察电荷诱导闪络的动态过程，并对电荷积累–沿面放电的相互作用过程，给出准确的分析。2)现有气体沿面闪络模型大都基于气体放电和真空沿面放电，然而，高气压环境中的载流子与固-气界面的作用机制需要更深入的理论研究和实验证据。需要建立能够反映电荷与闪络相互作用机制的定量物理模型。3)金属微粒等缺陷是引发GIL/GIS设备中的绝缘破坏事故的重要因素。4)针对现有的改性方法，需要开发面向工业的加工工艺，以用于实际固体材料沿面闪络性能的提升。