为了探索可降解环氧树脂的长期服役可靠性，该文针对以三乙醇胺为酯交换催化剂的可降解环氧树脂开展了长期热氧老化试验，分析了老化温度、老化时间和催化剂含量对树脂电学、热学、力学基础服役性能的影响规律。研究结果表明，随着老化时间、温度的增加，可降解环氧树脂的服役性能有一定程度的下降，但仍保持良好的电-热-力性能。在220℃老化49天后，可降解树脂体系的综合性能略差于传统树脂，其中以环氧基团 : 催化剂=1 : 0.05的摩尔比例引入三乙醇胺后的树脂综合性能较优，其老化后击穿场强为35.3 kV/mm，体积电阻率为28.5×10¹⁶ Ω·m，介质损耗因数为7.6×10^-3，弯曲强度为50.6 MPa，温度指数为163.13℃。最后研究了热氧老化对可降解树脂降解特性的影响，发现热氧老化显著地降低了可降解树脂的降解效率。该文研究结果能够有效地支撑可降解环氧树脂的推广应用。

环氧树脂等聚合物绝缘材料在长期电热老化以及机械应力作用下会产生微尺度损伤，诱发绝缘失效，严重威胁装备运行安全。针对此问题，该文设计了一种由固体二十八烷作为修复剂的磁靶向相变微胶囊，通过将微胶囊与常温固化型环氧树脂基体复合，实现材料对微尺度损伤的靶向自主修复。首先在定向磁场作用下将微胶囊吸引至复合材料易损伤部位，当微损伤发展到微胶囊时，可在带电条件下人工施加红外辐射靶向加热损伤部位的微胶囊，使其迅速熔化并修复损伤通道；同时，引入Al₂O₃纳米粒子作为基体填充介质，可增强复合材料的绝缘性能与导热性能。研究结果表明：微胶囊粒径分布均匀，具有良好的热稳定性能；磁靶向诱导技术可在保持基材良好本征性能的同时提升材料的自修复效率；纳米Al₂O₃粒子的掺杂使得复合材料对红外辐射靶向加热具有良好的热响应特性；复合材料能够对机械划痕损伤自主修复，绝缘强度可恢复至未损伤时的90.78%。

干式变压器正在向高电压等级、高功率密度方向发展，长期运行于电热协同等多应力复杂工况下的环氧树脂浇注绝缘更易诱发沿面闪络故障。为研究电热协同老化应力下环氧树脂的沿面闪络特性，该文搭建了交流沿面闪络实验平台，实验发现当老化温度为160℃时，老化80天的环氧树脂试样闪络场强为2.11 kV/mm，下降了25.7%。进一步地，结合带电粒子连续性方程、平均电子能量方程和界面反应表征式建立了环氧树脂沿面闪络等离子体模型，实现了工频下沿面闪络的动态模拟。根据老化实验结果引入随机函数改变介质表面粗糙度，并结合老化后的介电常数模拟环氧树脂准确的电热老化行为，得到了老化前后环氧树脂闪络过程中切向电场强度、电子密度和表面电荷密度的时空演化规律。仿真结果表明，老化环氧树脂闪络发展过程中电子密度和表面电荷密度均增大，12 ns时流注头部电场强度达到1.183 kV/mm，增加近10.87%，且老化会引起闪络演化速度更快。最后，通过表面电荷消散实验对其进行机理解释，发现老化试样表面电荷消散速率明显减弱，深陷阱能级和密度均增大，分别达到1.06 eV和2.56×10¹⁶ eV^-1·m^-3，导致材料表面电荷大量积聚，最终造成闪络场强下降。上述研究结果可为干式变压器故障运维及寿命预测提供理论和方法基础。

为明确高压电缆充油终端内硅油-硅橡胶复合绝缘间的水分迁移过程及平衡特性，对两种绝缘材料开展了不同温度及湿度下的吸潮实验，研究了不同温度及湿度稳态条件下的水分迁移过程，在此基础上，考虑硅橡胶内硅油溶胀过程，分析了硅油-硅橡胶复合绝缘间的水分平衡特性。结果表明，同一温度下硅油含水量与相对湿度呈线性关系，其饱和含水量随温度呈指数变化；硅橡胶含水量与相对湿度呈非线性关系，其饱和含水量不随温度变化；且随着温度升高，水分由硅橡胶向硅油中迁移。进一步地，硅油-硅橡胶复合绝缘间存在硅油溶胀过程，该过程服从Langmuir扩散模型，随着温度升高，平衡溶胀质量不变，溶胀速率增大。硅油溶胀使硅橡胶自由体积增大，可溶解更多水分，在此基础上得到温度及溶胀作用下硅油-硅橡胶复合绝缘水分平衡曲线及曲面。随着溶胀程度的增加，水分子从硅油向硅橡胶中迁移。借此可准确地获取不同温度、湿度以及溶胀程度稳态条件下硅油、硅橡胶的含水量，为保证充油终端的安全稳定运行发挥预警作用。

数字孪生是推动电力设备领域数字化和智能化发展的关键技术之一。构建电力变压器的数字孪生模型有助于保证其运行可靠性、维护效率和故障预测能力。然而，基于模型驱动的数字孪生模型常因计算速度较慢而在应用中受到限制。对此，该文基于Modelica语言，构建了变压器的等效热流计算场路耦合简化模型以降低计算复杂度。模型结合本征正交分解（POD）对场计算部分进行降阶以提高计算效率。为验证所构建模型的有效性，该文对35 kV油浸式自冷（ONAN）换流变压器开展温升实验。结果表明：计算时是否考虑散热器对绕组温升的大小和热点位置均有显著影响。在达到稳态时，所提模型与实验结果的最大绝对误差为1.37 K；所提模型在温升工况下的计算与三维全阶模型相比效率提升258.65倍，与全阶场路耦合模型相比速度提升5.1倍，证明所提模型在保证数字孪生模型计算精度的同时显著提高了计算效率。

内部短路是变压器面临的严重故障之一，会导致故障能量在短时间内迅速攀升，极易引发设备内部高能放电爆燃。然而，变压器潜在的内部短路工况组合极多，现有电路模型存在绕组多尺度耦合表征和参数辨识困难的问题。因此，该文瞄准变压器短路故障分析的迫切需求，将变压器绕组轴向虚拟分割为多个子绕组，提出可表征子绕组间漏磁特性的耦合漏感矩阵辨识方法，建立基于耦合漏感矩阵的变压器多尺度故障分析电路模型。该模型无需开展工程测试，直接利用有限元法进行参数化扫描即可提取电路参数。最后开展有限元模型和电路模型对比仿真，证明了该模型可满足多尺度、多工况的变压器内部短路仿真研究的精度要求，且显著提高了仿真效率。该方法能够为装备事故分析、溯源和故障防御等研究提供基础支撑。

高铁接触网绝缘子作为高速铁路牵引供电的重要装置，可为接触网提供电气部件绝缘和腕臂结构支撑，其安全性对于高速铁路行车至关重要。针对绝缘子检测时易受复杂环境背景干扰，导致缺陷检测精度低以及无法提供缺陷语义描述的问题，该文提出一种基于扩散模型检测的绝缘子缺陷描述方法。首先，构建大核空间选择特征提取网络，加强绝缘子缺陷特征信息的提取能力；其次，基于扩散模型设计融合扩散机制的检测解码器，并对解码器生成的噪声框进行逆向贝叶斯扩散，还原绝缘子真值框的预测，提高模型的抗背景干扰能力；最后，设计交叉注意力机制的编码器和解码器，实现图像与文本的跨模态映射，并通过文本过滤机制驱动的多模态语言视觉预训练（BLIP）模型，完成绝缘子缺陷文本描述输出。实验结果表明，所提绝缘子缺陷检测模型的平均准确度达到93.04%，相较于DTER和Faster RCNN的mAP_0.5分别提升4.63%和5.78%，且F1-score高达82.91%，平均双语评估替换评价指标（BLEU）和基于精确率的图像描述评价指标（CIDEr）分别达到83.51%和1.94。与其他方法相比，具有更高的检测精度和缺陷语义描述准确性，能够满足对高速铁路绝缘子缺陷的检测需求。

电磁脉冲焊接作为一种先进的异种金属固相焊接技术，以其独特的优势在电力传输、汽车制造及制冷设备等领域获得了广泛应用。然而，该焊接技术在Al-Cu接头面临焊缝处存在金属间化合物、裂缝等中间层生成的问题，造成焊缝的力学性能降低。该文根据电磁脉冲焊接接头中间层的形成机理，提出基于双线圈结构的电磁脉冲焊接方法，通过降低焊接界面板件运动速度的水平分量降低界面剪切效应，从而抑制焊缝金属间化合物中间层生成。为验证该方法的有效性，基于电磁-力耦合有限元仿真模型，对比了基于单、双线圈结构的电磁脉冲焊接过程中的电磁参数分布特性，并将仿真的板件运动过程和实验进行对比，最后观测接头界面的形貌。结果表明，基于单线圈结构的电磁脉冲焊接接头界面出现了明显的中间层；而基于双线圈结构的电磁脉冲焊接接头界面无中间层产生，界面形貌剪切效应较低，且接头拥有良好的力学性能。

为满足热防护测试中对测试设备的成本低、功率范围宽、持续运行时间长等要求，该文研发了一种双进气道空心电极结构的三相交流电弧等离子体炬，建立三维湍流磁流体动力学多物理场耦合仿真模型，得到了整个炬内电弧等离子体的流动状态和电-热特性，并揭示了进气量、工作电流、进气量分配比和工作频率对等离子体炬内多物理场分布和电弧特性的影响规律。研究表明，在进气量从30 g/s增大到60 g/s的过程中，壁面流动气体的冷却效应显著强于弧柱加热效应，使炬内温度呈下降趋势；电弧电压随着工作电流的减小、总进气量的增加和进气量分配比的增加而增大；电弧工作频率在1 kHz时比工频具有更稳定的运动趋势，弧根旋转速度更快，与电极接触面积变小，有助于提高电极寿命。仿真与实验结果对比误差均在8%以内，验证了所建模型的准确性。

为更全面地掌握中频真空电弧的弧后特性，该文采用目标检测及交并比跟踪等视觉追踪技术分析电弧图像，三维重构了弧后金属液滴的喷溅轨迹，并基于此求解了电弧内部的空间压力梯度。实验及理论分析结果表明：当中频真空电弧发生弧后击穿时，电弧电压发生频率为50 kHz的高频振荡，弧后期间在双视角电弧图像中均观察到了大量的金属液滴喷溅。在考虑将电弧压力梯度作为金属液滴喷溅的驱动力的情况下，灭弧室内的压力梯度可达到1.2 MPa/mm。三个方向的加速度均达到10⁵ m/s²数量级，喷溅速度为10 m/s数量级，从触头边缘喷溅至灭弧室玻璃内壁的时间尺度为ms级。金属液滴表面的Cu蒸气密度为2.2×10¹⁹ m^-3，在喷溅过程中，金属液滴持续蒸发，液滴表面Cu的质量分数从65%下降到10%，大量Cu蒸气进入灭弧室，减弱弧后介质恢复强度。