本文对国内外采用非正弦波电压测量局部放电的研究现状进行梳理，归纳总结了连续脉冲方波电压、三角波电压及梯形波电压3种主要非正弦波电压下的局部放电特性，其中深入讨论了脉冲方波电压中电压上升时间、频率及占空比等波形参数对局部放电行为的影响。最后探讨了利用非正弦波电压测量局部放电研究的重要意义及存在问题，提出了非正弦波电压测量局部放电的发展方向，并对如何利用非正弦波电压加强对放电物理过程及绝缘老化机制的理解进行展望。

天然酯绝缘油是一种高燃点的环保液体电介质，主要应用于变压器等电力设备中。油中溶解气体分析（DGA）是变压器故障诊断最有效的方式之一。关于天然酯绝缘油的油中溶解气体监测目前已有一定的研究成果，本文对天然酯绝缘油在油中溶解气体方面的研究进展进行了总体介绍，指出了天然酯绝缘油在未来应用中应注意的关键问题。

在天然酯绝缘油的众多应用场景中，使用天然酯绝缘油更换矿物绝缘油对在役老旧变压器进行延寿的技术在国内外受到广泛关注。换油过程中变压器中的残余矿物绝缘油不可避免地会与新添加的天然酯绝缘油混合。本研究将天然酯按体积分数0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%与矿物绝缘油混合，并通过100℃、168 h加速热老化实验研究混合油样的性能变化规律。结果表明：随着天然酯含量的增加，老化油样击穿电压下降幅度减小，受含水量的影响变小，但是酸值增大；当天然酯体积分数超过30%时，老化油样的介质损耗因数比老化前有所减小；当矿物油体积分数为10%时，混合油样的燃点仅为天然酯的68.5%。

为得到二维微米片取向角度对复合电介质中电树枝生长特性的影响规律，基于分形介质的WZ模型，研究了不同微米片取向角度、生长概率指数、放电阈值电压下，电树枝的生长和分形维数特性。分析了二维微米片取向角度变化引起电场强度变化的原因，并解释了微米片对电树枝生长的影响机制。结果表明：当微米片沿垂直于电场方向取向时，电树枝的分形维数最大，且最不容易击穿。随着微米片与电场方向形成的夹角减小，电树枝的分形维数和击穿时间均减小。随着生长概率指数或阈值电压增大，电树枝的分形维数减小，且对不同取向角度微米复合电介质中电树枝分形维数的影响增大。当微米片取向角度为垂直于电场方向时，电场分布相对比较均匀，随微米片取向角度增大，电场集中在微米片两端，且相邻微米片越接近的地方场强越集中。

为了提高直驱风力发电机绝缘系统的力学性能和特殊环境下的耐候性，采用环氧改性不饱和聚酯亚胺浸渍树脂浸渍直驱风力发电机定子局部模型，首先测试环氧改性不饱和聚酯亚胺树脂材料的性能和局部模型的初始性能，然后对局部模型进行12个周期的浸水冷热冲击试验，分析试验前后的性能变化。结果表明：该树脂具有气味小、固化挥发分低，力学性能、绝缘性能和贮存稳定性优良等特点；局部模型的初始性能优异；模型线圈的150℃绝缘电阻和浸水绝缘电阻在试验过程中先增大后减小，而150℃介质损耗因数在试验过程中逐渐增大；试验后模型线圈的绝缘性能能够满足直驱风力发电机的产品要求。

在不同烧结温度下制备了氧化铝（Al₂O₃）掺杂的氧化锌（ZnO）压敏电阻，并对其进行扫描电子显微镜、X射线衍射、电流-电压、电容-电压测试以研究ZnO压敏电阻的微观结构和电气特性。结果表明：随着烧结温度的升高，Al₂O₃掺杂的ZnO压敏电阻泄漏电流得到了明显的抑制，这是由于施主密度和界面态密度不断增大，提高了晶界的势垒高度。而Al³⁺随着烧结温度的升高会不断地固溶入ZnO晶粒中，降低了晶粒电阻率，从而降低ZnO压敏电阻在通过大电流时的残压比。当烧结温度为1 150℃时，ZnO压敏电阻的电气特性最佳，电压梯度为418.70 V/mm，泄漏电流为0.74，残压比为1.68，非线性系数为67.5，有助于提高ZnO避雷器的保护性能，实现深度限制电力系统，特别是特高压系统的过电压。

相比于矿物油，天然酯绝缘油具有生物降解性高、无毒、耐火性强等优点，具有替代电力变压器中矿物绝缘油的潜力。本研究建立了一套包括高速图像采集系统、试验电源以及电信号测量系统的绝缘油雷电冲击放电特性试验系统，针对较为常见的棕榈油绝缘油和电力变压器中常用的矿物油，进行正、负极性雷电冲击放电特性试验研究。对比分析正、负极性雷电冲击作用下两种油中的流注停止长度、发展速度、间隙击穿特性。结果表明：在相同的外加电压水平和极性下，相比于矿物油，棕榈油绝缘油中的流注停止长度较长，流注发展速度较快；棕榈油绝缘油中的维生素A和维生素E含量对流注停止长度、速度和击穿电压没有影响；正、负极性电压下流注发展特性和击穿特性的差异主要来源于绝缘油中空间电荷对流注发展过程的影响。

选取不同运行年限的动车组车顶绝缘子为研究对象，分别对其进行憎水性分析（接触角法）、傅里叶红外分析和扫描电镜分析。结果表明：随着服役时间的增加，绝缘子的憎水性下降迅速，但下降趋势逐年减缓，顶部伞裙的憎水性普遍低于中部伞裙与底部伞裙，这与FTIR分析的绝缘子中Si-CH₃含量变化趋势吻合。随着服役年限的增加，绝缘子表面形貌变化明显，服役6年的动车组绝缘子已与110 kV输电网中服役15～19年的绝缘子微观形貌相似，这是动车组绝缘子憎水性老化速度快于输电网绝缘子的重要原因之一。

基于一种具有优良理化、电气性能的新型三元混合绝缘油，以矿物绝缘油纸复合体系为参比，在针-板电极结构下分析了三元混合绝缘油纸复合体系的沿面放电特性，并对两种绝缘油纸复合体系在针-板电极结构下的电场分布进行仿真；基于密度泛函理论，对天然酯分子和矿物绝缘油分子能带结构开展对比研究。结果表明：与矿物绝缘油纸复合体系相比，在沿面放电故障下，三元混合绝缘油纸复合体系具有更小的局部放电起始电压、闪络电压以及更大的最大放电量、放电脉冲数。两种绝缘油纸复合体系在针-板电极下的电场分布差异较小。三元混合绝缘油中棕榈油分子和大豆油分子的能隙均小于矿物油分子，因此在强电场作用下混合油分子更容易发生电离。

本文主要研究了传统矿物油变压器注换酯类绝缘油包括天然酯及单酯绝缘油的可行性问题，首先研究了两种酯类绝缘油与矿物油混合后的常规电气、理化特性，在此基础上，分别使用两种酯类绝缘油对两台10 kV矿物油变压器进行注换，并测试注换前后变压器的整体特性。结果表明：使用单酯绝缘油注换矿物油变压器后，变压器的温升有所降低，对地电容提高且绝缘电阻下降；使用天然酯绝缘油注换矿物油变压器后，变压器的温升有所提高，对地电容提高且绝缘电阻下降。使用两类酯类绝缘油注换老旧矿物油变压器均具备可行性，且使用单酯绝缘油进行注换可提高变压器的散热能力，但应注意注换单酯绝缘油后变压器绝缘电阻的降低。

通过对绝缘纸老化特征产物甲醇的检测分析，探究甲醇含量与绝缘纸聚合度之间的相关性，提出表征绝缘纸老化状况的油中甲醇含量的特征参考值。结果表明：绝缘纸聚合度的对数与甲醇含量之间存在良好的线性相关性，且在不同实验条件下，其线性关系均高度相似，可表示为lnDP=aC+b。针对不同电压等级变压器提出的表征绝缘纸老化状况的油中甲醇含量特征值，可对绝缘纸老化状况进行有效判断，从而诊断和评估变压器的运行状态。

应用COMSOL软件建立了定子线棒端部的有限元仿真模型，分析了绝缘材料电性能参数对线棒端部表面电场及电位分布的影响。结果表明：随着主绝缘相对介电常数的增大，线棒端部表面最大电场增大，主绝缘材料的相对介电常数选择偏小为佳；主绝缘材料电阻率对线棒端部表面最大电场的影响不显著。各级防晕层的相对介电常数对线棒表面最大电场变化影响很小。中阻防晕层非线性电阻系数取较大值时为佳；中高阻防晕层非线性电阻系数对线棒表面最大电场影响很小，但取值为1时最佳；高阻防晕层非线性电阻系数对线棒表面最大电场基本没有影响。不同防晕层初始电阻率对线棒表面最大电场的影响程度不同，通过偏相关分析，得到绝缘材料电性能参数对端部电场最大值的影响程度排序，其中中阻防晕层的初始电阻率和非线性电阻系数为主导因素。

内部渗水是常见的电缆故障之一，电缆内部渗水缺陷的准确检测、识别及定位对于提高电力安全稳定具有至关重要的作用。本文在时域反射技术（TDR）理论的基础上，通过仿真分析了注入脉冲频率及幅值衰减对TDR有效定位距离的影响，获得了不同阻抗点特征波形，总结了渗水缺陷波形的分辨方法，并研究了复反射波对定位精度的影响。结果表明：TDR技术可检测电缆内部的渗水缺陷，有效检测距离约为3.76 km；不同类型缺陷会返回不同的特征波形，当渗水程度不同时，其波形幅值和波尾振荡也会改变。

从智能图像处理和三维造型技术的角度提出一种针对特高压换流阀厅用套管运行状态特征的监测方法。该方法主要包括：应用智能图像处理技术对红外热像仪、紫外成像仪数据库进行辨识、分类处理；通过Kalman滤波技术针对典型金具绝缘距离进行实时在线测量；应用基于有限元法三维造型技术建立阀厅典型主设备套管的电场模拟模型，获得关键金具表面电场分布情况。结合图像数据库信息、绝缘距离信息和典型主设备套管电场分布信息有效获取其运行状态参量，并应用智能算法对其运行状态进行自动评估。结果表明：未使用Kalman滤波技术时，在0～160 s内对于关键位置处的距离预估偏差跳变较为剧烈，使用Kalman滤波技术后预估偏差跳变幅度缩小，基本控制在同一误差水平；神经网络具有较好的学习效果，适应度函数迭代100次后趋于稳定，且模糊神经网络局部权值出现较为典型的非线性特征。研究结论可有效发掘潜伏性隐患、定位正发性故障，为主设备套管运行维护提供有效的数据支撑和保护策略。

从污秽颗粒粒径角度出发，测试分析了镍厂（金属）、化工厂两种典型粉尘污染源下绝缘子表面污秽粒径特征，并通过建立污秽颗粒沉积模型，研究了污秽颗粒粒径对积污的影响机制。结果表明：化工厂地区绝缘子表面污秽颗粒平均粒径仅为6.67 μm，而镍厂地区绝缘子表面污秽颗粒平均粒径可达24.5 μm；污秽颗粒粒径在20～30 μm沉积率最大，因此镍厂区域内绝缘子表面积污严重；基于污秽颗粒沉积模型所得的仿真结果能够与现场积污现象互相印证，从而解释了污秽颗粒粒径对绝缘子积污的影响。

在频率为50 Hz的正弦、双极性方波和双极性短脉冲电压下，采用新能源汽车3种典型的具有耐电晕特性的匝间绝缘绞线对，研究了3种电压对其局部放电起始电压（PDIV）特性的影响规律。结果表明：频域滤波后的有效带宽内，双极性重复短脉冲及方波电压下的放电频域能量主要分布在0.5～0.9 GHz；保持其他测试环境不变，正弦及双极性重复方波电压下的PDIV几乎相等，而正弦和方波电压下的PDIV比双极性重复短脉冲下的PDIV低约20%，并且随着脉宽的增加，双极性重复短脉冲电压下的PDIV呈下降趋势。根据研究结果，在对匝间绝缘进行PDIV测试时，正弦和方波电压是较为保守评估变频电机匝间绝缘PDIV的测试电压；在对绞线对等容性试样进行PDIV测试时，可考虑采用正弦电压替代脉冲电压。

取交联聚乙烯（XLPE）高压直流电缆主绝缘在径向内、中、外层3处切片，通过差示扫描量热法（DSC）对试样进行等效热历史建模，通过红外光谱（FTIR）、空间电荷、直流电气强度试验分析型式试验后电缆绝缘径向各处化学性能、电气性能的变化。结果表明：型式试验后，电缆主绝缘各层的等效热处理温度均约为70℃，绝缘中层和外层的等效热处理时间差距不大，而内层的等效热处理时间约为中层的581倍；电缆主绝缘各层的直流电气强度和化学性能变化不大；由于各层等效热处理时间不同，绝缘内层的杂质、极性小分子等物质持续不断地从内层扩散到中层，使中层异极性空间电荷显著聚集。