气体绝缘金属封闭输电线路（Gas-insulated　Metal-enclosed　Transmission　Line，GIL）具有输电容量大、占地面积少、环境兼容性好等优点，现已广泛应用于交流输电系统中。直流GIL在长时间电压作用下，内部柱式支撑绝缘子表面易积聚电荷，进而导致绝缘子沿面闪络。因此，研究直流电压下绝缘子表面电荷的积聚特性，对提高直流GIL的绝缘性能和运行可靠性具有重要意义。
本文以直流GIL内柱式支撑绝缘子为研究对象，设计并搭建了表面电荷测量实验平台，针对表面电荷间接测量的方法，提出了从表面电位到表面电荷的反演计算方法，应用模拟电荷法思想简化了电荷反演的计算过程；引入气体的离子迁移模型，利用多物理场有限元分析软件COMSOL，建立了绝缘子-气体复合绝缘结构的表面电荷积聚模型，在恒温和温度梯度环境下测量了简化柱式绝缘子模型的表面积聚电荷，结合实验和仿真计算对比分析了表面电荷积聚成因，实验结果验证了仿真模型的正确性；建立±800kV直流GIL的非线性电场仿真模型，仿真分析了加压时间、绝缘子电导率、气体电离率对GIL内柱式绝缘子表面电荷积聚的影响，以及积聚电荷后绝缘子表面电位、电场分布规律，分析比较了不同温度环境下3种外形绝缘子的电荷积聚和电场分布特性，为直流GIL内柱式绝缘子结构设计提供了参考。
本文研究结论深化了对直流电压作用下气-固绝缘界面电荷积聚机理的认识，为进一步揭示电荷积聚和沿面闪络的关系提供了依据，为直流GIL等气体绝缘设备中固体绝缘件的优化设计提供了方法和思路，对提高我国特高压直流输电技术水平具有重要的指导作用。