本研究采用一种可批量化生产的表面改性高介电聚丙烯薄膜制备了一种新型电容器，并对电容器的功率密度、储能特性、容量保持率和大电流下的循环寿命进行了研究。结果表明：采用改性聚丙烯薄膜制作的新型电容器最高储能密度高达3.2 J/cm³，且具有优异的综合性能。

采用4,4′-（六氟异亚丙基）双邻苯二甲酸酐（6FDA）分别与3种分子结构中含有刚性酰胺键的芳香族二胺单体通过一步高温溶液缩聚法制备了3种可溶性聚酰亚胺（PI）树脂。采用上述树脂的N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）溶液制备了3种透明PI薄膜。对PI薄膜进行了衰减全反射傅里叶红外光谱、热重分析、动态机械分析、热机械分析、紫外-可见光谱和黄度指数等测试。结果表明：3种PI薄膜具有良好的光学透明性，紫外截止波长（λ_cut）均低于380 nm，500 nm波长处的透光率（T₅₀₀）超过80%。此外，该系列薄膜还表现出了良好的耐热稳定性，玻璃化转变温度（T_g）均超过了320℃，5%失重温度（T_5%）均超过了520℃。3种PI薄膜的线性热膨胀系数（CTE）均低于50×10^-6/K，表明刚性酰胺键的引入可显著提高上述溶液可加工型含氟PI薄膜的高温尺寸稳定性。

本文对比分析了不同用量的双三乙氧基甲硅烷基丙基四硫化物（Si69）和双叔丁基过氧化二异丙基苯（BIBP）对EPDM硫化特性、力学性能与电绝缘性的影响。结果表明：随着Si69和BIBP含量的增加，硫化速度增大，工艺正硫化时间缩短，最大扭矩增大，胶料的交联密度提高，力学性能有所改善；其中随着Si69含量的增加，胶料的电绝缘性降低；而随着BIBP含量的增加，胶料的电绝缘性逐渐提高。

本文采用溶剂热法制备了3种金属有机骨架材料MOF-505、Cu-BTC、MIL-100(Fe)，优选了具有最高吸附量的吸附剂Cu-BTC。接着系统研究了Cu-BTC与活性炭、13X分子筛和活性白土在不同初始浓度和吸附温度下对氨基比林的平衡吸附量。利用分子模拟软件进行模拟计算并解释3种MOF材料对氨基比林的吸附特性差异。结果表明：Cu-BTC对氨基比林的吸附量远高于其他3种吸附剂；不同温度下Cu-BTC对不同初始浓度氨基比林的平衡吸附量有较大差异，应采用合适的吸附温度，达到最优的吸附容量。

采用熔融共混的方法制备了交联聚乙烯/有机化蒙脱土（XLPE/OMMT）纳米复合材料，通过小角X射线衍射（XRD）、差示扫描量热法（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和力学性能测试对试样热老化前后的性能进行表征。结果表明：老化前质量分数为0.5%的OMMT可在基体中达到最佳分散状态，填料掺杂量增多时会团聚；OMMT与XLPE基体仅有较少的化学键联系，两者主要以物理缠结的形式共存；OMMT片层的空间位阻效应使纳米复合材料的结晶度下降。老化后仅有XLPE/OMMT-0.5%试样的层间距减小，结晶度升高；随OMMT掺杂量的增加，层间距会因XLPE分子链断裂和OMMT在基体中的热重排而增大，晶体结构完善性变差，晶体尺寸分布变宽，结晶度显著降低；受热氧反应和热裂解反应的影响，分子链结构破坏严重。老化后XLPE/OMMT-0.5%的力学性能仅小幅度降低，当OMMT质量分数超过0.5%时，材料力学性能劣化严重，变脆变硬。

选取3种电容器市场占有率较大的进口聚丙烯树脂，对其分子结构、聚集态结构和电学性能进行测试。通过研究分子量大小与分布对结晶特性的影响规律，以及结晶特性对介电和击穿性能的作用机制，建立了聚丙烯树脂微观结构与宏观电学性能的相互联系。结果表明：调控分子量大小与分布，避免分子量过大以及分布过窄，有助于分子链的规则排列及致密结构的生成，进而抑制偶极子的转向，降低介质损耗，同时抑制电子的迁移，提高击穿场强。

气体绝缘开关设备(GIS)和输电线路(GIL)中的金属微粒在电场作用下可弹跳至绝缘子附近，加剧表面电荷积聚，严重时会引发沿面闪络事故。选取126 kV圆盘绝缘子为试样，设计了同轴电极系统，采用Kelvin型静电探头研究了不同温度下（23、40、60℃）弹跳金属微粒对绝缘子表面电荷积聚特性的影响。结果表明：在室温下，绝缘子非平面区的电荷积聚模式与金属微粒的运动模式有着密切的关系；表面电荷积聚量与温度呈正相关；当温度上升至60℃时，运动到地电极垂直面的金属微粒易引发闪络，在与闪络同径向的非平面区会积聚大量的异极性电荷。

为了研究不同受潮途径对电缆的作用效果，结合运行经验设置多种内源性、外源性受潮途径，进行90个循环周期的电缆加速受潮试验，并定期检测绝缘电阻、局部放电、去极化电流等，采用理想解法（TOPSIS）对试验电缆的受潮状态进行综合评估。结果表明：水分能够在电缆运行过程中通过破损本体、中间接头和电缆终端的多种界面结构进入电缆内部并快速扩散，中间接头浸水和内源性受潮的绝缘劣化效果最为突出，需要重点预防和关注。此外，基于绝缘电阻、局部放电和去极化电流的电气性能综合评估能够有效研究受潮过程、识别受潮状态，可以应用于实际工程以评估湿热环境下配网电缆的受潮问题。

本文建立了35 kV预制式电缆终端仿真模型，仿真计算了冲击电压下电缆终端的电、热和机械应力分布，对本体绝缘、半导电层以及屏蔽层的电场、温度及应力进行了计算分析，同时考虑了不同频率谐波对电场分布的影响。结果表明：高频信号对介电常数的影响不会导致电场强度发生较大畸变，电场强度变化不明显，同时，冲击电压作用引起的电缆终端温升较小，其影响也基本可以忽略。冲击电压造成半导电层与应力锥相交处的机械应力增加，最大径向应变达到2.54%，使得该位置极易产生气隙，是造成电缆终端破坏的主要原因。因此，在材料选型及结构设计过程中除了要考虑电场优化，还应考虑材料的弹性应变。

通过建立电缆绝缘熔融接头的热-力仿真模型，对比水冷、风冷两种冷却方式的流体温度与流速的差异对熔融接头内部应力分布的影响，以及新交联的交联聚乙烯与旧的交联聚乙烯的材料性能差异对其应力分布的影响。结果表明：水冷的参数变化对于熔融接头绝缘层的应力影响较大，应力分布集中存在于新、旧绝缘层界面附近，并且材料性能差异依然导致相似的应力分布。

通过研究空气间隙长度分别为0、5、10、15 cm时，护套的耐受电压与护套厚度的关系，以及护套表面状态为干燥、潮湿、污秽时，护套长度对沿面放电发展的影响。结果表明：绝缘护套-空气组合间隙的击穿电压随间隙长度和厚度的增大呈非线性增大，且间隙长度和厚度越大，击穿电压增加速度越大。绝缘护套的沿面闪络电场强度在污秽状态下会显著降低，该状态下护套表面平均闪络电场强度为1.2 kV/cm。基于上述研究得到了防鸟粪闪络绝缘护套的配置方法，即由线路电压等级确定护套的厚度，由极限沿面闪络距离确定包覆长度，并得出110 kV输电线路中，厚度和长度的推荐值分别为6 mm和60 cm；220 kV输电线路中，厚度和长度的推荐值分别为8 mm和110 cm。

通过开展不同比例交直流复合电压下油中金属微粒在半球电极间的聚集试验，同步采集不同时刻的局部放电（PD）信号，对放电频率及平均放电量进行统计，最后对金属微粒的聚集行为与PD特性的关联性进行了分析。结果表明：金属微粒在直流电压下的聚集区域最大，在交、直流分量比为3∶1的复合电压下的聚集最为紧密；放电频率随时间呈下降趋势，且随着交直流复合电压中交流分量的增加，放电频率逐渐增加；金属微粒与电极间的碰撞频率及金属微粒聚集的紧密程度是影响局部放电频率及平均放电量的主要因素。

利用同位素示踪技术，使用稳定性同位素示踪剂¹⁸O₂进行SF₆局部过热分解实验，模拟SF₆在持续性高温作用下的分解情况，通过获取¹⁸O标记的主要含氧产物的体积分数变化来分析微量O₂对SF₆过热分解的影响机制。结果表明：在过热状态下，微量O₂优先与SF₃、SF₂、SF分别反应并生成SOF₃、SOF₂、SOF，其次SF₂与O₂反应生成少量的SO₂F₂，即O₂是生成SOF₂主要的氧元素来源；并且，在过热条件下SF₆可以彻底裂解生成S单质，并与微量O₂反应生成SO₂。

以油纸绝缘宽频介电响应为研究对象，针对实验室不同水分含量的油纸绝缘样品，开展了宽频介电响应测试。通过介电谱中的弛豫极化部分，提取了表征受潮程度的频谱参数，分析其与油纸绝缘中水分含量的关系，进一步设计了油浸式套管缩比模型的受潮试验，讨论了频谱参数在套管受潮诊断中的应用。结果表明：弛豫极化频谱中的低频极化过程对水分含量较为敏感，其损耗峰峰值可作为表征水分含量的特征参数；在套管不同受潮类型情况下，低频和高频弛豫极化的损耗峰值及特征频率等参数的变化规律不同，可作为套管受潮类型的初步判据。

通过建立热缩和冷缩电缆附件典型缺陷模型，在0.1 Hz超低频和振荡波电压下进行局部放电试验，测量并对比两种电压下电缆典型缺陷的局部放电起始电压（PDIV）、局部放电量以及局部放电次数等参量的差异，并对这些差异的形成机制进行分析。结果表明：对于所测量的大多数缺陷，振荡波电压下的PDIV更小，局部放电量更大，局部放电脉冲数更多。缺陷位置电压分布机制和电压恢复速率的不同是导致上述差异的主要原因。

本研究参考西藏、新疆、青海等地沙尘暴高发地区输电线路走廊附近沙尘参数的调研结果，以及沙尘暴天气的相关气象资料确定了模拟风沙试验中风速、粒径、浓度、荷质比等具体参数，并搭建了一套模拟风沙试验装置。利用该装置，在海拔2 200 m地区开展了模拟风沙条件对间隙外绝缘工频放电电压的影响试验。结果表明：模拟沙尘环境仅会降低间隙距离为0.2 m以下短间隙的工频放电电压，而不会降低间隙距离为0.2 m以上长空气间隙的工频放电电压；空气中带电沙尘本身不是造成间隙跳闸放电的根本原因。

根据串联谐振电路特性，建立一种新的高压电力电缆介质损耗因数计算模型，并提出一种新的基于串联谐振电路功率微分的介质损耗因数计算公式。基于谐振特性的交联聚乙烯高压电缆介质损耗因数测试模型，利用串联谐振的升（降）压阶段测试电缆的介质损耗因数，解决高电压大电容电缆介质损耗测试的难题。结果表明：电路参数仿真计算值、现场试验值与真实值均基本一致，与现有常规电桥法相比，基于谐振特性的介质损耗因数测试方法在一定程度上更加准确，为高电压大容量电力电缆的介质损耗因数测试提供参考。