随着电子技术的不断进步，目前商业化应用最为广泛的双向拉伸聚丙烯（BOPP）因其较小的储能密度已不能满足电子产品的要求。在众多可作为电介质薄膜的材料中，聚偏氟乙烯（PVDF）基纳米复合材料因其介电常数高、加工性能好等优点受到广泛关注。本文在介绍电介质复合材料理论模型的基础上系统综述了目前PVDF基纳米复合材料的主要制备策略：填料改性、多相共混及构建新颖结构，并对PVDF基复合储能材料的发展前景进行了展望。

本文从填充型环氧树脂的导热机理出发，主要综述了不同维度无机导热填料掺杂改性环氧树脂的研究现状。基于构筑导热通路的设计思想，重点阐述了不同维度的填料尺寸、分布取向、复合填充、表面功能化等因素对环氧树脂复合材料导热性能的改善效果，并进行了对比分析。最后对填充型环氧树脂研究领域未来的发展做了简要展望。

在交联聚乙烯（XLPE）电缆料的挤出过程中，当局部挤出温度高于交联剂的分解温度时，交联剂会提前热分解，从而导致材料发生低程度的预交联。为研究预交联对XLPE直流电缆料空间电荷特性的影响，本文在对XLPE直流电缆料进行高温交联前，先在不同温度（140、150、160℃）下进行低程度的预交联处理。通过X射线衍射、差示扫描量热分析和交联度测试等手段表征聚集态结构，并开展不同温度下的空间电荷特性研究。结果表明：预交联会阻碍XLPE高温交联过程的正常进行，导致其交联度与结晶度均有不同程度的下降。不完善的交联结构使得预交联XLPE试样内积累了大量由电极注入的同极性电荷，同时试样内残留的较多杂质分子还会随着温度的升高解离产生大量异极性电荷，导致电场畸变严重。结晶度的下降同时还造成试样内部晶区与无定形区界面处陷阱密度和深度的增加，限制了电荷的迁移和脱陷过程。

热塑性聚丙烯材料具有优异的电气性能和热性能，用于生产电力电缆绝缘，其生产过程中无需交联和脱气，能耗低、可回收，与交联聚乙烯相比具有良好的环境友好性。本文以中压聚丙烯电缆和交联聚乙烯电缆绝缘为研究对象，通过差示扫描量热分析、傅里叶红外光谱分析、X射线衍射分析方法对直接合成的聚丙烯和交联聚乙烯的结构进行研究对比，并对其力学性能、介电常数和介质损耗、电气强度等宏观性能进行测试。结果表明：直接合成的聚丙烯分子链上穿插了乙烯链段，导致聚丙烯材料的熔点降低，但仍远高于交联聚乙烯的熔点。乙烯链段会参与到聚丙烯的结晶过程中，但不会单独结晶。聚丙烯的断裂伸长率为712%，高于交联聚乙烯的564%，优异的力学性能更有利于电缆的运输和安装施工。90℃下聚丙烯的电气强度为91.5 kV/mm，是相同温度下交联聚乙烯电气强度的123%，并且聚丙烯的电气强度对温度具有更好的稳定性。综合力学性能和电气性能来看，直接合成的聚丙烯性能不逊色于交联聚乙烯，可作为中压电缆的绝缘材料。

本文以双酚A型环氧树脂为主体树脂、聚硫醇为固化剂，咪唑为促进剂制备了低黏度、中温快速固化的基础胶液，通过表干、凝胶化时间和差示扫描量热仪（DSC）测试，探讨了胶液的固化工艺；添加导热填料混合制备导热结构胶，通过对其粘接强度、热导率和黏度等性能测试，研究了填料粒径、形状和用量对性能的影响。结果表明：当基础胶液与不同粒径Al₂O₃质量之比即m（基础胶液）∶m（40 μm Al₂O₃）∶m（2 μm Al₂O₃）=15∶7∶3、m（基础胶液）∶m（40 μm Al₂O₃）∶m（5 μm Al₂O₃）=15∶7∶3、m（基础胶液）∶m（40 μm Al₂O₃）∶m（10 μm Al₂O₃）=15∶8∶2时，导热结构胶可在90℃下、15 min内快速固化，其热导率分别为2.46、2.59、2.42 W/(m·K)，粘接强度分别为5.92、6.46、6.49 MPa，黏度分别为63 800、74 100、87 000 mPa·s，满足丝网印刷工艺和芯片封装散热材料的基本性能要求。

高压电缆绝缘料挤出加工过程对高压电缆质量至关重要，电缆绝缘低密度聚乙烯基料的黏度特性及其温度稳定性决定了电缆绝缘料的挤出加工特性。本文选取了3种不同牌号的电缆绝缘料，进行醇洗得到低密度聚乙烯基料，采用凝胶渗透色谱仪测试低密度聚乙烯基料的分子链结构，使用旋转流变仪测试不同温度下（120～150℃）低密度聚乙烯基料的黏度特性。结果表明：随着温度的升高，低密度聚乙烯基料的剪切变稀行为愈发明显，复数黏度及零剪切黏度受重均分子量及其分布的影响；粘流活化能随剪切速率的增大而减小，在剪切速率为0.01～100 rad/s内，其值在低频区为20～30 kJ/mol，在高频区为9～16 kJ/mol，与支化度、重均分子量及其分布的协同作用密切相关。

以纳米复合材料作为研究体系，选取典型的氮化硼（BN）/环氧树脂（EP）复合材料与钛酸钡（BT）/聚偏氟乙烯（PVDF）复合材料，通过有限元方法研究了纳米填料的体积分数、粒径大小和尺寸分布对复合材料导热性能和介电性能的影响，采用均匀场理论计算了复合材料的等效热导率和等效介电常数。结果表明：随着填料体积分数的提高，BN/EP和BT/PVDF的热导率和介电常数均提高；在相同体积分数、尺寸均匀分布的情况下，BN/EP和BT/PVDF的热导率和介电常数随着粒径增大而增大；在相同体积分数、同一粒径的情况下，BN/EP和BT/PVDF的热导率和介电常数随着粒径标准差增大而增大。因此，根据具体需求适当改变填料含量、粒径大小、粒径标准差是改善材料性能的有效方法。

为解决因橡胶密封圈老化失效导致变压器漏油的问题，对橡胶密封圈进行寿命评估研究。因变压器绝缘油中含氧量较低，且保留了少量H₂S作为氧化抑制剂，而密封橡胶在氧化性强的介质中老化速度更快，故本文选择在H₂S+热空气、热空气两种氧化性依次增强的介质环境中进行老化试验。采用动力学曲线直接化法，根据橡胶的性能变化与老化时间关系式及Arrhenius模型，在3种不同温度下进行加速老化试验，以压缩永久变形率为性能指标，得到两种老化环境下的性能变化速度常数k与寿命估算值t的关系，从而估算其使用寿命。结果表明：在热空气、H₂S+热空气两种老化环境下，变压器橡胶密封圈性能出现不同程度的劣化，随着老化时间的延长或老化温度的升高，其硬度增大，弹性恢复能力变差，通过建立的密封圈寿命估算公式，预测出三元乙丙橡胶密封圈在热空气老化和H₂S+热空气老化条件下的使用寿命分别为33年和35年。

采用球板电极在不同温度条件下实验研究了油冷式变频电机中油污环境对不同厚度芳纶纸局部放电起始放电电压（PDIV）的影响规律。结果表明：芳纶纸的PDIV随厚度的增加而上升，且受温度影响较大，随着温度的不断升高，PDIV有较大程度的下降；冷却油在常温下能够大幅提升PDIV，在高温时PDIV反而有所降低，可能影响芳纶纸的绝缘性能。因此，采用芳纶纸作为变频电机主绝缘时，为提升绝缘系统绝缘性能需考虑以上特性。

车载变压器运行环境恶劣，在运行中易出现绝缘缺陷，引发局部放电，损伤油纸绝缘系统，影响列车安全稳定运行。本文根据车载变压器的匝间绝缘结构，使用芳纶绝缘纸设计了三层油纸局部放电模型，在实验室中开展局部放电模拟试验，使用局部放电检测仪检测局部放电信号，并提出局部放电统计参数动态变化率的方法，表征局部放电发展过程。结果表明：油浸芳纶纸的放电相位谱图呈对称分布，放电起始后放电量迅速增加至nC级；根据放电相位谱图及动态变化率可将油浸多层芳纶绝缘纸的放电过程划分为起始、发展、危险和击穿4个阶段；其中放电重复率变化率在放电阶段变化处存在拐点，可用于评估油浸芳纶绝缘纸的局部放电发展过程。

工频与0.1 Hz余弦方波电压均可用于电缆耐压考核试验，但这两种电压考核的等效性尚不明确。为此，基于针板电极模型，对不同绝缘剩余厚度缺陷试样分别在工频和0.1 Hz余弦方波电压下进行击穿试验。统计分析不同电压下击穿时间的威布尔分布，观测并比较击穿通道的形貌特征，对工频和0.1 Hz余弦方波电压耐压考核强度差异的原因进行分析。结果表明：在针板电极模型条件下，0.1 Hz余弦方波电压下缺陷的击穿电压和击穿时间均大于工频电压，对电缆耐压考核的强度显著低于工频电压。0.1 Hz余弦方波电压试样击穿前未发现明显的烧灼碳化痕迹，累积效应不显著。余弦方波直流阶段注入电荷导致合成电场强度降低和累积效应不显著，这可能是导致0.1 Hz余弦方波电压对电缆耐压考核强度显著低于工频电压的原因。

针对排管敷设电缆散热效果差而导致电缆线路载流量瓶颈的问题，以2×3排管敷设2回路110 kV电力电缆为研究对象，通过热路模型和大电流试验分析了管内回填低热阻材料前后电缆载流量的变化情况，并基于有限元仿真模型分析了电缆载流量与回填材料导热系数的关系。结果表明：2×3排管敷设2回路110 kV 630 mm²电缆时，相比于管内无回填的情况，管内回填低热阻材料后电缆载流量可提升25.22%。随着回填材料导热系数的增大，电缆的载流量不断增加，但增加的速度越来越缓慢，电缆载流量最终趋于稳定。当回填材料的导热系数由1 W/(m·K)增至7 W/(m·K)时，电缆载流量的提升率为8.99%；当回填材料的导热系数由 7 W/(m·K)增至13 W/(m·K)时，电缆载流量的提升率仅为2.00%。

本文主要通过分子动力学仿真方法，以大豆绝缘油为研究对象，针对其热氧化过程进行分子动力学研究。模拟了大豆植物绝缘油在氧气氛围中、温升情况下油品的氧化分解路径，分析了植物绝缘油的分解产物，进一步计算了植物绝缘油的氧化活化能。结果表明：棕榈酸、油酸、亚油酸3种物质在氧化反应过程中所需的氧化活化能E_a出现依次降低的趋势，说明棕榈酸、油酸、亚油酸这3种物质的热氧化安定性存在差异。根据反应结束后物质的分解和聚合情况可以将高温氧化反应分为氧化分解反应和氧化聚合反应两种类型，高温氧化反应的生成物主要包括氧化甘油三酯、氧化甘油三酯聚合物以及短碳链的甘油三酯及挥发性化合物3种类型，这3种类型氧化产物的生成方式各不相同，但是所用到的化合物种类却较为相似。氧气在大豆油中容易扩散，植物绝缘油脂肪酸对油品抗氧化性能的影响规律为棕榈酸>油酸>亚油酸，越不饱和的脂肪酸越容易被氧化。

变压器油闪点测定值受到环境压力的显著影响，故变压器油的标准闪点值（101.3 kPa下）需通过对其测定值进行压力修正得到。通过调压系统和闪点测试仪测定了25^#新变压器油和运行变压器油在不同气压下的开口/闭口闪点。结果表明：实验油样闪点测定值的倒数（1/T_F-exp）与实验压力对数值（lnP）存在一定的线性关系；确定了实验油样的1/T_F-exp-lnP的线性关系表达式，对于不同油样，其1/T_F-exp-lnP的斜率值范围分别为 （-2.31～-1.22）×10^-4（开口闪点）和（-6.68～-2.32）×10^-5（闭口闪点）。将实验油样在不同压力下（60.0～102.0 kPa）的闪点测定值修正为标准闪点值（101.3 kPa下），发现其修正偏差远小于使用现行标准方法（基于T_F-exp-P线性关系的压力修正）带来的偏差。综上，基于1/T_F-exp-lnP线性关系提出的修正方法具有更好的修正准确性和更宽的压力适用范围，对获得更准确的运行变压器油闪点具有良好的实践意义。

气相色谱法是测定绝缘油中溶解气体含量最常用的手段，但植物绝缘油种类众多，其气体平衡常数尚不明确。为了能够准确测定常见植物绝缘油中的溶解气体含量，本文利用二次平衡法，对7种典型油中溶解气体分别在4种植物绝缘油中的平衡常数进行测定，并与矿物绝缘油的气体平衡常数进行对比分析。结果表明：7种气体的平衡常数在3种天然酯中差别不大，而在改性酯中的平衡常数均略大于天然酯。将所测植物绝缘油FR3的气体平衡常数与现有数据对比，发现其相对误差总体比较小，证明所采用方法以及所得数据可信度较高。

护套-芯棒界面是复合绝缘子内绝缘的重要组成部分，与复合绝缘子的异常运行缺陷、故障密切相关。本文针对一起发热的500 kV运行复合绝缘子进行深入分析，结合多种表征技术对护套-芯棒界面老化特征进行了研究。结果表明：界面处护套的老化受其所在位置电场强度的影响显著。有异常温升或放电处的硅橡胶护套和环氧玻纤芯棒粘接良好，但界面处都有颗粒物缺陷存在。硅橡胶护套的Si-O键峰强由里向外逐渐增强，在1 650 cm^-1处的-NO₂键峰强也表现出相同的趋势，表明硅橡胶护套的老化是由里向外逐渐发展的，与正常老化顺序相反。界面处芯棒表面老化发白，其环氧树脂的相对含量由17.7%降低至11.4%。对界面颗粒物进行X射线衍射分析，发现其主要成分为氢氧化铝，推断是由小颗粒的氢氧化铝填料团聚形成的。这类界面颗粒物缺陷是在复合绝缘子制造过程中产生的，具有隐蔽性。