为了研究疏水涂层对硅橡胶表面电荷积聚特性的影响，本文以疏水气相二氧化硅（SiO₂）颗粒为填料制备疏水涂层，然后利用静电容探头测量了正极性和负极性电晕下表面涂覆不同含量SiO₂颗粒疏水涂层的硅橡胶表面电荷分布情况，并测试了涂覆不同含量SiO₂颗粒疏水涂层的硅橡胶表面微观形貌、静态接触角、表面电阻率和直流沿面闪络电压。结果表明：硅橡胶表面的静态接触角随着疏水涂层中SiO₂颗粒含量的增加而增大。然而，表面涂覆疏水涂层会加剧硅橡胶表面电荷积聚的严重程度，当疏水涂层中SiO₂颗粒的质量分数为2%、6%、10%时，硅橡胶表面积聚的最大表面电荷密度分别增加了5.03%、20.11%、24.06%，并且导致硅橡胶表面电阻率和直流沿面闪络电压下降。分析认为疏水涂层表面会产生更多间隙和孔洞，从而促进对电荷的捕捉和吸附，使得电荷难以消散。

在气体绝缘开关设备（GIS）及气体绝缘输电线路（GIL）向高电压、大容量方向发展过程中，其内部绝缘子气-固界面的绝缘性能被认为是影响GIS/GIL设备运行安全的关键因素。为保证GIS/GIL设备在工程应用中的绝缘安全，明确气-固界面绝缘失效机制、探索气-固界面绝缘性能提升方法尤为重要。本文首先梳理气-固界面绝缘领域的研究进展，分析气-固界面电荷动态行为机理及其影响因素，介绍气-固界面电荷调控方法。然后讨论金属微粒影响界面绝缘失效的机理，总结金属微粒运动特性及防控措施。接着介绍环境友好型绝缘气体中的气-固界面绝缘特性，并总结气-固界面电场调控及闪络电压提升方法。最后，展望了GIS/GIL内部绝缘子气-固界面绝缘的研究方向。

掌握直流预闪络时刻表面电荷分布规律对理清电荷诱发闪络的内在机制至关重要。本文基于平板绝缘结构研究了环氧树脂直流预闪络时刻的表面电荷分布特性及其对闪络电压幅值的影响。分别在试样表面有无预置电荷两种测试条件下获取了外施电压升高至闪络发生过程中的表面电荷动态分布，并通过引入SiC环氧复合涂层来改变试样表面状态以对比分析闪络触发过程中的电荷主导积聚方式和临近闪络发生时的电荷积聚模式。结果表明：外施电压升高至闪络发生过程中试样表面以同极性电荷积聚为主，且电荷积聚模式在闪络触发过程中呈现从微电荷区向电荷激增区的过渡现象，临近闪络发生时同极性电荷几乎占据整个试样表面，而预置电荷则主要通过改变预闪络时刻的同极性电荷积聚量来影响闪络电压幅值。

电缆附件绝缘界面处的水分入侵是导致电缆附件电气击穿和绝缘失效的主要原因。然而，目前关于水分对界面放电及击穿的作用机制尚不清晰，为此本文通过实验与仿真对电缆附件绝缘界面在水分作用下的击穿失效原因进行分析与研究。首先，通过实验描述干燥界面和潮湿界面击穿过程中的放电演变特性。然后，结合放电产物和电场分析，解释了水分对界面击穿发展的作用机制。最后，通过一个现场案例证实了所提的绝缘界面在水分作用下击穿机制的合理性。结果表明：绝缘界面击穿过程中放电分阶段发展并会产生气体；气体所形成的气泡区域会发生严重的电场畸变，降低界面的电气强度；气泡的动态运动也增加了界面放电随机性，使得界面击穿过程伴随有多次随机路径的离散电弧放电。

为了研究含电压稳定剂修复液对受潮XLPE/SiR界面的修复效果及其增强作用机制，选用不同粒度砂纸打磨XLPE并制备XLPE/SiR界面试样。首先，通过表面轮廓仪测量界面粗糙度，并进行界面击穿实验。接着，对XLPE/SiR界面试样进行受潮实验。随后，选取抗氧剂300和二茂铁两种电压稳定剂，配置了5组不同含量修复液并对受潮界面样本进行修复。对修复前后界面样本进行表面轮廓测量、傅里叶红外光谱（FTIR）分析、极化-去极化电流（PDC）测试和击穿电压测试。结果表明：界面击穿电压随着表面粗糙度的增大而降低，而受潮会增大界面直流电导率和介质损耗因数，并导致界面击穿电压降低。修复后，界面粗糙度、直流电导率和介质损耗因数减小，修复产物能均匀空腔与固体介质间的电场，显著提升界面击穿电压。此外，添加抗氧剂300和二茂铁的修复液均能提高界面击穿电压，其中二茂铁对受潮界面绝缘性能的提升效果更好。

为研究阳极氧化技术在提高环氧树脂与铝电极界面性能中的应用，本文对铝合金进行不同时间的电解，在铝基底表面形成阳极氧化膜。对阳极氧化膜的形貌、成分、结构和电气性能进行了表征，并分析了阳极氧化膜对环氧树脂和铝界面粘接、介电性能的影响。结果表明：阳极氧化后，可形成具有纳米多孔结构的非晶态氧化膜。随着电解时间的增加，氧化膜厚度呈线性增加，但同时其内部缺陷增加，体积电阻率和电气强度降低。阳极氧化膜表现出较高的介电常数和介质损耗因数，并且在25～125℃下保持稳定。得益于阳极氧化膜的纳米多孔结构和极性键，阳极氧化后铝基板与环氧树脂的粘接剪切强度从6.76 MPa提升至10.89 MPa，粘接拉伸强度从6.89 MPa提升至9.78 MPa；冲击强度从66.21 kJ/m²提升至76.42 kJ/m²；弯曲强度从147.65 MPa提升至180.50 MPa。阳极氧化膜提高了铝-环氧体系的电气强度，界面极化使铝-阳极氧化膜-环氧复合结构的介电常数和介质损耗因数略高于铝-环氧结构。在高压直流电场中，空间电荷主要积聚在电极和介质的界面上，阳极氧化膜可以抑制电荷注入到介质中。因此，阳极氧化作为一种有效的界面改性方法，可提升铝电极和环氧树脂的力学性能和电气性能。

本文分别选用环氧丙烷-四氢呋喃共聚醚或聚四氢呋喃醚二醇作为聚合物多元醇，甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）以及3,3′-二甲基-4,4′-联苯二异氰酸酯（TODI）作为固化剂，并添加适量二氧化硅气凝胶，成功研发出不同类型聚氨酯灌封材料。对各类聚氨酯灌封材料的力学、工艺、耐低温、耐高温、耐高低温冲击以及绝缘性能等进行系统性分析。结果表明：以环氧丙烷-四氢呋喃共聚醚与TODI为主要成分，并添加质量分数为0.5%的二氧化硅气凝胶所制备的聚氨酯灌封材料，展现出卓越的工艺性能、力学性能以及绝缘性能，同时对高低温冲击展现出极高的耐受性。该材料的玻璃化转变温度低至-69.3℃，在-60℃下的压缩耐寒系数可达0.54；其5%热失重温度高达302.3℃；经历-65～125℃的循环冲击20次后，材料拉伸强度保持率高达93.5%，尺寸变化率仅为-0.6%，并且仍然保持着良好的绝缘性能，体积电阻率达到4.2×10¹² Ω·cm，电气强度为25 kV/mm。

厚膜加热已成为新能源汽车热管理的主要应用方案之一。为满足新能源汽车热管理的应用需求，有必要开发可用于铝基厚膜加热元件的介质浆料。本文利用无机玻璃工程师系统内置的机器学习模型进行性质预测，辅助铝基厚膜加热元件介质层绝缘玻璃的配方开发，并进行实验验证。结果表明：最优配方制备的玻璃可在580℃下烧结，热膨胀系数为18.8×10^-6℃^-1，当介质层厚度>110 μm时，其击穿电压>1.29 kV，泄漏电流小于0.21 mA，可满足铝基厚膜加热元件介质层的使用要求。

为研究绝缘木浆打浆过程中纤维特性及其对电解电容隔膜性能的影响，通过Valley打浆机获得不同打浆度的纤维用以制备电解电容隔膜，并测试其力学性能及电气性能等关键指标。结果表明：随着打浆时间的增加，绝缘木浆的打浆度提高，纤维长度降低，帚化度上升。随着打浆度的提高，所制备的隔膜表面孔隙结构明显减少，隔膜的紧度、抗张强度及电气强度提高。此外，随着打浆度的提高，隔膜的吸液性能下降，单位厚度的等效串联电阻（ESR）提高。

气体绝缘输电线路（GIL）的温升特性决定了其通流容量，为掌握全氟异丁腈（C₄F₇N）混合气体和干燥空气这两类典型环保绝缘气体的温升特性，对126 kV三相共箱型气体绝缘输电线路的温升过程进行仿真，根据仿真结果建立温升试验平台，开展了不同气体介质、不同通流等条件下的温升试验。结果表明：在相同通流条件下，C₄F₇N/CO₂混合气体与干燥空气在典型应用参数下的温升接近，但均高于SF₆气体的温升；当通流为3 150 A时，充入C₄F₇N/CO₂混合气体与干燥空气均可满足设备温升不超过75 K的要求，但当通流为3 465 A时，充入C₄F₇N/CO₂混合气体与干燥空气均无法满足设备温升要求；同时还发现，分别充入3种气体时B相温升均高于A、C相，符合仿真结果和热对流过程，说明在126 kV三相共箱型GIL的温升设计中需要重点考虑B相导体的最高温升。