随着城市化进程加速，10 kV配电电缆作为城市电网的核心载体，其安全运行面临严峻挑战。电缆接头因电磁-热-力多场耦合作用易引发爆炸事故，而传统防爆方法在散热与应力平衡方面存在不足。本文以型号为YJV22 8.7/15 3×35 mm²的电缆为研究对象，建立电磁场、温度场及固体力学场双向耦合模型，系统研究10 kV电缆接头在过载及短路工况下的温度与应力分布规律，并探讨防爆盒尺寸参数（半径比K1、K2）及密封胶材料对防爆性能的影响。结果表明：加装防爆盒虽然会阻碍散热导致电缆接头峰值温度上升约4℃，但将防爆盒半径比K1优化至1.5～1.6，K2优化至1.6～1.7时可显著提升电缆接头的散热效率并降低应力集中；密封胶导热系数增大至0.5 W/(m·K)以上时，可弥补防爆盒的散热劣势，并提高载流量；聚氨酯密封胶因弹性优异，较环氧树脂可降低防爆盒应力峰值约47倍。

为研究典型绝缘缺陷在正常工作温度下的局部放电行为，本文以直流交联聚乙烯电缆为对象，分别引入气泡、尖端和划痕3种缺陷，在70℃条件下采集高频电流信号，分析其放电脉冲特征，并在40～80℃温区内测试其起始放电电压（PDIV）与熄灭电压（PDEV）的变化规律。结果表明：不同缺陷在相同温度下的局部放电行为明显不同：尖端缺陷具有最高的放电脉冲重复率，气泡缺陷和划痕缺陷则表现出幅值更大的放电脉冲；频谱分析显示，尖端缺陷放电信号的频带更高，能量分布更广。温度升高导致3种缺陷的PDIV与PDEV明显降低，其中气泡与尖端缺陷对温度更敏感，而划痕缺陷随温度变化幅度较小。此外，气泡缺陷的PDIV与PDEV差值最大，放电维持能力最强。

天然酯绝缘液燃点高于300℃、可生物降解，常替代矿物油用于变压器再填充工程，但旧油难以完全清除，残余矿物油会劣化混合体系理化及介电特性。检测混合液中矿物油含量是性能评估重要方法，但现有检测手段难以同步兼顾精度与效率。本文系统比较了热导率法、运动黏度法、燃点法、傅里叶红外光谱（FTIR）法、介电特性法及碘值法在内的6种检测方法在天然酯（FR3、RAPO）与合成酯（KI50EX、TFO 100）体系混合绝缘液中矿物油含量检测的适用性、准确性及经济性。通过构建检测参数与矿物油质量分数的线性回归模型，基于决定系数（R²）评估各方法的预测精度。结果表明：对于天然酯基混合体系使用60℃运动黏度预测方法优先级最高，40℃热导率、碘值法和FITR法次之。对于合成酯基混合体系，60℃运动黏度预测方法最经济有效，热导率法和FITR法次之，碘值法因合成酯化学结构饱和而不适用该体系。燃点测试无法明确给出矿物油残留含量，但可帮助快速判断混合绝缘液是否满足K级难燃要求。介电参数受水分等环境因素干扰显著，不适宜作为矿物油残留的定量检测指标。

介质损耗因数测量是检测容性电力设备缺陷的有效手段，但受仪器电源容量限制，在大电容值电力设备中应用时存在诸多困难。阻尼振荡电压方法要求电源容量低，振荡频率可调节至接近工频，但当前采用该方法进行介质损耗因数测量是基于阻尼振荡电压的波形衰减参数，准确率远低于数字电桥，仅能反映特别严重的缺陷。为此，本文提出阻尼振荡电压配合数字电桥实现大电容量电力设备介质损耗因数测量的方法。首先，建立基于阻尼振荡电压的介质损耗因数测量系统，采用全相位傅里叶运算提取介质损耗因数，对比不同频率正弦波和阻尼振荡电压两种方法的介质损耗因数测量结果，分析两者间的差异，并提出修正方法。然后，分别在实验室老化和进水受潮电缆试样及现场220 kV CVT上进行对比测试，验证基于阻尼振荡电压配合数字电桥的介质损耗因数测量方法的可行性。结果表明：本文建立的测量系统在50 Hz阻尼振荡电压下的测量结果与标准介质损耗测量仪的测量结果绝对偏差小于0.1%，可以满足工程应用需求。

高压电缆终端绝缘系统状态出现问题将诱发击穿故障，严重影响高压电缆线路正常运行。本文对一起110 kV电缆终端击穿事故进行分析后，发现终端尾管处铅封已经部分脱落，即电缆金属护套在此处接地失效。使用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件计算发现，仅考虑铅封脱落（金属护套接地电阻）时，终端内部电压抬升情况较弱，短时内难以使终端绝缘失效。基于此，本文考虑了线路受雷电过电压侵入的情况，该情况下电缆终端因具有较复杂的内部结构，其内部更易产生电场畸变，最终发展为终端绝缘劣化失效甚至击穿。针对该情况，使用有限元法仿真计算得到了不同铅封脱落程度下雷电过电压侵入时终端内部电场的畸变情况。仿真结果表明，铅封脱落程度对护套感应电压的影响显著，随着接地电阻增大，电缆金属护套上的感应电压先增大后趋于稳定，稳定时等效电阻约为10⁵ Ω。相同条件下，交叉互联接地方式比首端接地终端内部电场畸变更严重。此外，对结果进行最小二乘法拟合后，发现终端主绝缘场强畸变受缆芯电压、护套感应电压共同线性作用，而护套表面场强畸变仅与护套感应电压呈线性关系。

干式变压器绕组直接暴露在空气中，受温湿度等环境因素影响极易发生层间短路，且早期绝缘劣化不易检测。为此，本文旨在研究绕组层间绝缘故障的电磁特征，为绝缘的优化配置和状态诊断提供理论依据。首先，提出一种利用干式变压器分接头检测层间短路电流的试验方法，并建立与实际变压器尺寸一致的三维“场-路”耦合模型进行试验验证。随后，基于绝缘材料的温湿度-电阻关联特性对绕组层间绝缘电阻进行参数化建模，仿真分析绝缘电阻从10⁶ Ω衰减至0 Ω过程中，不同故障位置下故障层电流与空间磁感应强度的演变规律。结果表明：故障层电流与磁感应强度对层间绝缘电阻的变化具有非线性高灵敏响应特征。当绝缘电阻分别降至10³ Ω和10 Ω时，电磁参量发生显著突变，故障层电流与磁感应强度变化率分别激增至12.55 A/Ω、0.01 mT/Ω以及66.69 A/Ω、14.65 mT/Ω。此外，层间绝缘电阻下降至10 Ω后，随着故障位置由外层向内层移动，故障层电流和空间磁场先增大后减小，空间分布呈现“中心大，边缘小”的特征。基于上述突变特征，本文将10³ Ω和10 Ω分别确定为干式变压器绕组层间绝缘劣化与击穿的临界电阻，并根据层间绝缘故障下电流和磁场的空间分布特征得出绕组中间层为绝缘薄弱的区域，边缘层为故障检测不利的区域。

随着高压电缆电压等级和主绝缘厚度的增加，交联聚乙烯（XLPE）主绝缘承受的热力学工况愈发复杂，高温热延伸性能是评估XLPE热力学特性的关键，然而针对不同XLPE试样热延伸性能差异的机理研究尚不充分。本文旨在全面揭示不同XLPE高压电缆在不同氛围下高温热延伸性能差异的内在机理，分别在空气、氮气和真空氛围下测试3种国内外XLPE的热延伸性能，并分析其交联密度的差异，通过凝胶含量和分子链结构表征XLPE的交联网络结构，结合凝胶含量、羰基含量和氧化诱导期讨论XLPE的热氧老化特性。结果表明：XLPE的高温热延伸性能是由其交联网络结构和耐热氧老化性能综合决定的，交联密度高且耐热氧老化性能好的XLPE表现出更低的高温热延伸率和较低的永久伸长率。在空气氛围下的热延伸试验会引起XLPE发生热氧老化反应，造成XLPE凝胶含量降低、羰基含量增加，即会破坏交联网络结构，使得XLPE的热延伸率和永久伸长率偏高，而真空或氮气氛围下的热延伸试验可以避免热氧老化对交联网络结构的破坏，能够反映XLPE的真实交联程度和热力学性能。本研究可为XLPE热力学性能的评估提供更有效的理论依据与试验方法。

针对交流接触器触头支架严苛的服役要求，采用线性酚醛树脂共混改性氨基模塑料，系统研究酚醛树脂含量对试样力学性能、耐热性能、耐磨性能及电气绝缘性能的影响，借助红外光谱与扫描电镜分析试样的微观结构，并考察模具温度与配方的交互作用，同时对成品支架的机械寿命进行测试。结果表明：在酚醛树脂质量分数为0%～25%范围内，酚醛与氨基树脂发生缩合反应并形成半互穿网络聚合物；酚醛树脂质量分数为15%时试样的综合性能最优，无缺口冲击强度、弯曲强度、负荷变形温度、工频电气强度较纯氨基树脂分别提高了47.9%、41.1%、69.1%、32.8%；继续增加酚醛树脂含量，试样的力学性能仅小幅回落；酚醛树脂质量分数为25%时试样的耐磨性能最优，产物磨损量较纯氨基试样降低了87.2%。在160～180℃成型温度区间内，质量分数为15%的酚醛与高温固化对模塑料存在协同增效作用。采用质量分数为15%及以上的酚醛制备的改性材料成型触头支架，接触器的机械寿命可达1 200万次，满足长期服役条件。

环氧树脂广泛应用于高压电力设备及电子封装，但其在长期多场应力作用下易产生微裂纹，导致绝缘劣化甚至设备故障。引入自修复微胶囊可有效改善此问题，然而传统微胶囊存在触发条件苛刻、需外部干预及可能损害基体等局限。为此，本研究设计一种以脲醛树脂为壁材、聚氨酯丙烯酸酯低聚体为芯材的非接触光触发微胶囊，通过在壁材中嵌入平均粒径为200 nm的TiO₂和SiO₂纳米颗粒，构建紫外屏蔽层，并将其均匀分散于环氧树脂中制得复合材料，以实现自然光照下的自主修复。结果表明：在210℃下，微胶囊结构完整，热稳定性良好。当微胶囊质量分数为4%时，复合材料的电气强度与介电性能和纯基体材料基本持平，拉伸强度小幅提升。材料受损修复后，其拉伸强度、常温和高温下的电气强度以及体积电阻率的恢复率均超过85%，修复性能良好。本研究为延长环氧树脂绝缘材料寿命提供了新的技术途径。

本文旨在提升聚偏氟乙烯（PVDF）复合介质的介电储能特性。采用简单物理共混的方法，将不同质量分数的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）填充到PVDF中，制备新型全有机复合介质薄膜（P-M），对复合介质薄膜的电气强度、储能密度及能量效率等性能指标进行测试。通过结合理论计算与实验表征，分析PVDF与PMMA分子链间静电引力对复合介质薄膜储能性能的作用机理。结果表明：PMMA质量分数为40%的PVDF基复合介质薄膜（P-M40）电气强度为856.2 kV/mm，较纯PVDF提升了59.0%；P-M40复合介质薄膜的最大储能密度（U_e）高达17.2 J/cm³，较纯PVDF提高了40.9%，并且充放电效率（η）达到了72.5%。理论计算揭示，PVDF与PMMA分子链之间存在静电相互作用，可调控PVDF分子链的排列和结晶行为。傅里叶变换红外光谱和X射线衍射分析发现，PMMA的引入促进了低损耗α相的形成，抑制了β相的生成，并减小了PVDF的晶粒尺寸；扫描电子显微镜观察到复合介质薄膜的微观结构更加致密，内部孔隙等物理缺陷明显减少。这些结构变化提高了载流子输运势垒，抑制了漏电流和电导损耗，从而改善了复合介质薄膜的击穿与储能性能。