聚酰亚胺（PI）作为一种特种工程塑料而被广泛应用，但由于PI的熔融性能较差，产业化发展受到了限制。通过对热固性PI进行改性开发出的热塑性聚酰亚胺（TPI），其熔融性能和加工性能相对热固性PI有了质的提升，能够应用于柔性覆铜板、3D打印等领域。本文概述了TPI的合成方法及热学、力学、加工性能，总结了TPI在柔性线路板及其他重要工业领域的应用，提出了TPI未来的研究方向。

天然酯绝缘油具有较高的燃点和闪点、优异的天然降解能力和良好的绝缘性能，是矿物绝缘油的绿色替代品。由于其自身的理化特性，将其应用于变电设备还面临着很多挑战。本文综述了天然酯绝缘油的制备工艺，结合天然酯绝缘油的不足之处，从添加剂改性、混合改性、纳米改性及化学改性等方面阐述了天然酯绝缘油的研究成果，并对未来的研究方向进行了展望。

采用分子模拟的方法研究了纳米Al₂O₃对植物绝缘油微观特性的影响，并通过试验加以验证。对纳米Al₂O₃与植物油分子的表面相互作用机理进行了分析，建立了未改性和改性后的植物油模型，研究分析其中的氢键、油分子的径向分布函数（RDF）和水分子的扩散系数等参数，同时对不同改性浓度纳米Al₂O₃的植物油进行了热老化实验。结果表明：改性植物油模型中的氢键数量更多，RDF的峰值更大，水分子的扩散系数更小。热老化过程中改性油的介质损耗小于未改性油，表明纳米Al₂O₃改性植物绝缘油具有优良的稳定性，改性植物绝缘油的热稳定性和绝缘性能得到增强。

为探究硅橡胶自粘带的自融合粘接机理，通过硼酸与一种甲基乙烯基硅橡胶反应，制备了可自融合粘接的硅橡胶自粘带。通过拉伸试验追踪硅橡胶自粘带界面间的粘接力随温度和保温时间的变化，对自融合效应进行了验证；借助红外光谱测试，提出了自融合效应的物理模型。结果表明：反应体系中的硼酸含量为2.5%时，制得的自粘带具有最大的初粘力。当硅橡胶具备“硅氧烷长链网络中穿插含硼硅氧烷短链段”的分子结构时，良好接触的两层硅橡胶界面能通过硼原子与氧原子的络合形成强于聚硅氧烷分子间内聚力的粘接。络合不能瞬间完成，界面所处的温度越高，络合过程所需的时间越短。在60℃下，可在12 h内达到最佳络合强度。

通过沉析法制备芳纶1313沉析纤维，采用纤维长度测试、TGA、XRD和SEM等测试方法对沉析纤维的形貌结构和性能进行表征，用脱水时间表征芳纶1313沉析纤维与短切纤维在抄纸过程中的脱水性能，并对纸张的力学性能及电绝缘性能进行研究。结果表明：随着芳纶1313沉析纤维分子量的增加，其纤维平均长度增大，纸张的抗张强度、断裂伸长率及撕裂度都增强，电绝缘性能提升。沉析纤维为非结晶结构，随着分子量增加，能形成膜状结构，其热稳定性增加，但比短切纤维的热稳定性稍差。

在3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐（BPDA）-4,4′-二氨基二苯醚（ODA）型聚酰亚胺（PI）基体中引入2-甲基咪唑钴（ZIF-67）作为纳米填料，制备具有“三明治”结构的PI/ZIF-67三层复合薄膜。采用FTIR、XRD、SEM对ZIF-67及PI/ZIF-67三层纳米复合薄膜的结构进行表征，研究ZIF-67含量对复合薄膜热稳定性、介电性能的影响。结果表明：当ZIF-67质量分数在10%以内时，PI/ZIF-67三层复合薄膜的初始分解温度大于500℃，具有较好的热稳定性；PI/ZIF-67三层复合薄膜的介电常数明显低于PI，当ZIF-67的质量分数为10%时，PI/ZIF-67三层复合薄膜的介电常数下降幅度可达50%；当ZIF-67质量分数为5%时，介电常数下降幅度达到71%。与不含ZIF-67的纯PI相比，ZIF-67质量分数低于10%的PI/ZIF-67三层复合薄膜的介质损耗略有提高。

以4类典型气候条件（极干旱、半干旱、半湿润、湿润）的特高压换流站为研究对象，开展了绝缘子自然积污试验测试。获得了4类环境条件下特高压直流工程站用绝缘子积污不均匀系数特性，分析了直径、布置方式和交直流电压对换流站绝缘子积污性能的影响。测量结果表明：天山站、灵州站、中州站和苏州站支柱绝缘子上下表面等值盐密比值分别为1.56、0.41、1.26和1.45；和垂直布置的支柱绝缘子相比，水平布置的穿墙套管绝缘子暴露在雨中的面积更大，绝缘子表面污秽受雨水冲刷效果更明显，灵州站和苏州站水平布置绝缘子等值盐密是垂直布置绝缘子的0.64倍和0.63倍；交直流绝缘子的积污差异主要由电场力、污秽物颗粒大小和风速决定，天山站、中州站和苏州站支柱绝缘子的交直流积污比分别为1.12、0.84和0.52；对于不同直径的站用支柱绝缘子，随着直径的减小，等值盐密逐渐增加。

为研究电力电子脉宽调制（PWM）算法中死区时间对变频电机绝缘性能的影响，首先利用全桥固态开关和高速实时控制技术，搭建了死区时间在2～10 μs可调的重复脉冲发生器。在峰峰电压为4 kV、频率为 5 kHz双极性重复脉冲电压下，借助特高频测试方法，通过变频电机匝间绝缘试验，研究了重复方波电压死区时间对变频电机绝缘放电统计特征和耐电晕寿命的影响规律。结果表明：增加死区时间可以显著增大重复脉冲方波上升沿和下降沿处的表面电荷衰减效应，减弱了放电过程中表面电荷反向电场对放电过程的抑制作用，从而增加了放电数量，加速绝缘电老化，使变频电机匝间绝缘的耐电晕寿命显著降低。对此，在设计电力电子系统，加入死区时间保护功率器件的同时，必须考虑死区时间对变频电机绝缘系统的加速老化作用，以适当提高绝缘裕度。

依据张南-昌平Ⅲ回500 kV线路（北京段）昌平站出线段实际情况，设计开发500 kV可踩踏复合绝缘横担窄基直线塔。横担结构采用简单紧凑的“两拉两压”形式，省去悬垂绝缘子串，减少因塔头风偏放电造成故障现象，在压杆中间间隔布置脂环族环氧伞裙，使结构具备可踩踏功能。依据原有线路形式，考虑铁塔塔型结构、空气间隙要求、仿真计算预留安全系数工况下的挠度变形，确定产品结构高度、芯体直径。分析结构在断线、大风90°、覆冰3种严苛工况下受力失稳情况。结果表明：整体一阶屈曲系数均大于2.5，各部件轴向应力均远小于金属及复合材料力学强度，设计结构的安全性高。1∶1真型试验塔整塔力学性能及上相可踩踏复合绝缘横担电性能测试结果均能满足标准及设计要求。

采用实际运行中的发电机定子线棒，制作了3种典型的定子缺陷模型并对其进行了加速热老化试验，利用脉冲电流法研究热老化前后定子绝缘缺陷的局部放电特性差异。结果表明：内部缺陷线棒模型的局部放电起始电压相较于热老化前出现了升高，而槽部放电和端部放电模型的局部放电起始电压在热老化后却出现了下降，这是由于加速热老化使得环氧云母带绝缘表面出现大量裂纹。内部放电模型的PRPD图谱呈现出一定的对称性，热老化后放电相位宽度变窄；槽部放电模型热老化后PRPD图谱形状由“山丘”状转为“半椭圆”状，放电密度明显升高；端部放电模型的PRPD图谱呈现电晕放电的特征，在交流电压正、负半周的放电表征不对称性明显。

盆式绝缘子是气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）设备研制的核心元件，直流电压下绝缘子长期承受单极性直流电场作用，其表面会积聚大量电荷，导致固-气界面处局部电场畸变，极易引发绝缘子沿面闪络，降低设备的绝缘水平。本研究借鉴直流绝缘子的相关研究成果，通过合理控制绝缘子表面场强及提高绝缘材料的电阻率实现对表面电荷积聚的抑制，借助仿真手段指导结构优化设计，完成了绝缘子浇注并通过交直流应力下的介电试验及力学性能试验，验证了设计的正确性。

界面缺陷引发的局部放电是导致界面击穿的主要原因之一，而电缆附件界面局放的引发、演变规律尚不明确。本研究首先仿真分析了实际电缆附件界面电场分布，并依据电场计算结果采用内置电极法设计制作了界面测试单元，最后对设计的界面单元进行局部放电引发试验。结果表明：该界面测试单元与实际电缆附件界面电场分布类似，使用该界面单元获得的局部放电发展规律与实际电缆附件的局部放电发展规律相同。该界面单元能够有效模拟实际电缆附件界面电场，同时避免了向测试界面内引入金属电极，可以用于电缆附件界面局部放电引发、演变规律等方面的研究。

为了提高基于非接触法的相对介电常数测量的准确性，利用电场有限元分析建立对应的模型并获得了电极及其附近的电场和电位分布。分析了电极系统存在的边缘效应，给出了其对相对介电常数测量结果的影响。分析了潜在因素对非接触法测量误差的影响，确定了修正时需要考虑的因素为电极间隙距离、试样厚度与电极间隙距离之比和试样的相对介电常数。根据电极间隙距离、距离比、相对介电常数测量值到相对介电常数真实值的关系，采用三维插值法和匹配法修正测得的相对介电常数。采用仿真对修正方法进行了验证并针对实测高温硫化硅橡胶相对介电常数使用了该方法，结果验证了该方法的有效性。结果表明：随着电极间隙距离和试样相对介电常数的增加误差幅值增大，随距离比的增加误差存在减小的趋势。对电极间隙距离、距离比和相对介电常数分别在0.2～5 mm、0.5～1和1～20内建模获得2 380组相对介电常数的真实值和计算值，发现相对误差在-0.37%～-41.72%内变化。

人工模拟绝缘子污秽试验时雾室是必不可少的部分，因此本文结合仿真与试验研究了雾室环境下污秽度和湿度对瓷质绝缘子放电特性的影响。首先用Comsol Multiphysics软件仿真了110 kV输电线路中洁净和污秽绝缘子在有无雾室时电场的分布。其次，提出了通过降低有雾室时的试验电压使有无雾室时绝缘子高压端附近电场近似的方案，并用仿真中求得的电压做试验。结果表明：与无雾室时洁净绝缘子周围的电场相比，有雾室时洁净绝缘子周围的电场在高压端变大，低压端变小；雾室中绝缘子周围的电场随污秽度的增大而变大。试验结果验证了仿真结果，绝缘子污秽度越大，湿度越大，放电光子数越多。本研究提出通过降低人工雾室中试验电压的方法来优化绝缘子污秽放电试验的方案，试验效果更贴合实际现场应用现状。

针对高压电器用T型电缆插头因导体温度过高而受热发生烧损及火灾隐患的现状，搭建T型电缆插头橡胶材料热解实验平台，基于FTIR对T型电缆插头橡胶材料的热解行为进行了研究。结果表明：在80～260℃下，T型电缆插头橡胶材料的热解特征组分分别为硅脂、CO₂及H₂O。CO₂及H₂O的逸出温度为80℃，在200℃时浓度最大，硅脂的逸出温度为200℃以上，随着温度的增加而增大。非等温热重分析结果显示，T型电缆插头橡胶材料在温度为305℃时质量损失率为2.50%。

SF₆常用于电力设备内部充当绝缘介质，在SF₆绝缘设备内部出现过热或局部放电时，进一步反应后还会出现SO₂、SOF₂、SO₂F₂、H₂S、CO等分解产物。本研究基于光声光谱检测技术对H₂S、CO进行定量测量，从理论出发对影响光声信号的因素进行探讨，搭建光声光谱试验平台，根据气体的光声效应对气体进行光声光谱检测。通过选择合适的气体吸收谱线作为特征谱线进行检测，避免其他组分气体存在潜在的交叉干扰。根据HITRAN仿真结果，选定的H₂S气体特征谱线为6 336.6 cm^-1，CO气体特征谱线为6 380.3 cm^-1。结果表明：所测气体CO、H₂S的气体浓度与净光声信号幅值之间的线性度非常高，即通过测量气体光声信号值可精确反演计算出气体浓度。在SF₆作为背景气体情况下，CO检测下限为9.88×10^-6，H₂S检测下限为1.75×10^-6。

在实际生产制造与现场安装过程中，电缆接头硅橡胶绝缘层内极易引入空气、金属杂质与分布不均等缺陷，危害电网系统的安全运行。目前，对于电力设备缺陷的检测多为破坏性试验，且试验结果仅能反映设备的整体情况。超声检测作为一种无损检测技术，能够准确对材料内部的缺陷进行定位与成像，反映设备内部局部性能的变化。本研究自主设计搭建了一套超声检测平台，并对人工制作的含有不同缺陷的硅橡胶试样进行了超声检测。结果表明：对于硅橡胶类柔性材料，超声检测能够较好地对试样内的气泡、气隙与钢针等缺陷进行成像，且相较于X射线检测，超声检测对微小气泡缺陷有明显的放大作用。此外，超声检测技术能够反映出材料内部的应力与密度变化，且根据超声回波能够准确定位缺陷的具体深度。该技术在电缆接头硅橡胶绝缘层内部缺陷的定位识别与在线检测方面有广阔的应用前景。