目前对SF₆替代气体的研究大多为试验筛选，成本高、工作量大、效率低。研究分子结构参数与其绝缘性能之间的理论关系，可以为SF₆替代气体的分子设计与筛选提供方向，提高SF₆替代气体的寻找效率。本文首先介绍了目前具有发展潜力的定量构效关系模型，尤其是涉及到分子电学参数、力学参数和几何参数的一种新型定量构效关系模型，随后介绍了基于该新型定量构效关系模型的分子设计方法，最后从气体绝缘性能数据库、预测性质的多样化和分子设计方法的改进3方面讨论了该新型定量构效关系模型在SF₆替代气体研究中有待深入研究的问题与发展方向。

为了更好地研究交联聚乙烯（XLPE）电缆的绝缘老化特性，需在实验室条件下对其进行老化试验，本文总结了目前对XLPE电缆的绝缘老化试验及其检测技术的研究进展。首先对交联聚乙烯电缆的常见老化类型和现象进行了介绍，阐述了目前对于水树老化和电树老化生长机理及影响因素方面的研究成果；其次介绍了在实验室条件下对XLPE电缆进行加速老化试验的方法和该试验对电缆的影响；然后对目前电缆绝缘老化的检测方法进行了简要分类，介绍了各种方法的原理、适用条件和优缺点以及各个阶段绝缘检测的特点和适用方法；此外，总结了目前对于水树老化和电树老化的抑制方法和原理；最后对电缆绝缘老化相关问题进行了探讨，展望了未来研究的发展方向。

采用热压法制备5种不同酸酐固化剂配比的环氧树脂材料，测试了材料的热性能与介电性能，优选出了性能最佳的酸酐固化剂配比，并分析了甲基取代带来的空间位阻效应。结果表明：甲基六氢邻苯二甲酸酐和六氢苯酐摩尔比为8∶2的混合酸酐固化产物玻璃化转变温度达到最高，在介质损耗基本不变的条件下，电气强度得到了提升，这与体系刚性的增强密切相关。

将液晶环氧单体固化后得到液晶环氧树脂预聚物，利用静电纺丝技术得到了不同纤维直径的液晶环氧树脂纤维薄膜。利用偏光显微镜和可移动热台对样品进行双折射性观察，并系统评价了不同纤维直径的液晶环氧树脂纤维薄膜的力学性能、介电性能以及绝缘性能。结果表明：利用静电纺丝方法制备的液晶环氧树脂可以形成并保持有序的液晶相。直径越细的纤维取向排列程度越高，当纤维直径为280 nm时，液晶环氧树脂纤维薄膜的拉伸强度最大，为7.53 MPa。液晶环氧树脂在10^-1～10⁶ Hz的测试频率下，介电常数最高为2.34，介质损耗因数在工频下仅为0.002。此外，液晶环氧树脂纤维薄膜具有较大的电阻率，当纤维直径为280 nm时，液晶环氧树脂纤维薄膜的体积电阻率可以达到5.49×10¹⁵ Ω·cm。

本文介绍了真菌的相关特性，在实验室条件下培养真菌并移植到硅橡胶绝缘子表面，然后对受污染的硅橡胶材料进行静态接触角、盐密、灰密及污闪电压的测量，从而分析真菌对于硅橡胶绝缘子憎水性的抑制情况及对污闪电压的影响。结果表明：真菌附着在硅橡胶绝缘子的表面使绝缘子的憎水性能下降，真菌的浓度越大，憎水性越差；硅橡胶绝缘子表面的污闪电压也因真菌的附着稍有下降；同时，真菌浓度越大，相应的盐密和灰密越高。

结合牵引电机特殊的应用环境及结构特点，本文针对基于聚酯亚胺树脂和三合一云母带的牵引电机聚酯亚胺绝缘系统开展了研究。通过热失重分析及其黏温曲线研究了聚酯亚胺树脂的耐热性和工艺性，在此基础上，采用与聚酯亚胺树脂相容性良好的三合一云母带制备模拟绝缘结构，验证了绝缘系统的电气性能、耐老化性能及可靠性。结果表明：基于本文所选聚酯亚胺树脂及三合一云母带构建的绝缘系统具有突出的工艺性、力学性能、电气性能、耐热性、可靠性及低成本，耐热指数达到215，满足牵引电机高粘结强度、高耐热、高可靠性要求。

植物绝缘油是一种环保型高燃点绝缘油，其具有与矿物绝缘油相当的电气性能，但运动黏度大于矿物绝缘油。本研究以植物绝缘油为原料，在催化剂NaOH和乙醇的作用下，研究酯交换反应制备低黏度绝缘油的工艺条件，并考察酯交换反应条件对植物绝缘油运动黏度的影响。结果表明：在乙醇与植物绝缘油的摩尔比为6∶1，反应时间为1 h，反应温度为70℃，NaOH质量分数为0.5%时产物运动黏度可达到5.81 mm²/s，与矿物油相近。在催化剂质量分数不超过0.5%时产物的运动黏度与催化剂用量呈反比关系，并可以通过控制催化剂用量，制备不同运动黏度的植物绝缘油。

本文进行了油冷型电动汽车电机用绝缘材料漆包圆线、漆包扁线、浸渍树脂及橡胶密封材料与自动变速箱油（ATF）相容性的研究。在ATF中添加体积分数为0.5%的去离子水，根据耐热等级在155℃下开展4种绝缘材料与ATF的相容性试验。结果表明：漆包圆线、漆包扁线、浸渍树脂与ATF具有良好的相容性；所选用丙烯酸酯橡胶在试验过程中性能劣化明显，不符合密封材料性能要求。

为了探究有机硅少胶云母带的性能对牵引电机绝缘系统可靠性的影响，针对两种进口云母带和两种国产云母带开展了材料基础性能试验、模拟线棒验证以及绝缘系统可靠性评定。结果表明：胶含量较少、透气性较高的云母带与有机硅浸渍漆的相容匹配性更优，形成的绝缘系统热态介质损耗因数较小、固化率较高，提高了绝缘系统的击穿电压，提升了绝缘系统的可靠性。

为了采用简便、无模的方法获得超疏水膜，本研究在对3D打印机传动系统改造的基础上，运用疏水二氧化硅纳米颗粒填充热塑性弹性体溶液材料制备打印墨水，将该墨水通过3D打印技术实现了有序多孔结构的超疏水膜制备，并对配置墨水的可打印性，膜的润湿型、耐磨性、绝缘性、油水分离性等进行了探究。结果表明：通过该方法制备出的多孔结构膜具有良好的超疏水性，很高的油水分离效率，并且表现出较好的绝缘性及耐磨、耐久等机械特性。

绝缘材料的沿面闪络特性受许多因素的影响，如表面粗糙度、纳米填料和化学官能团。本研究以聚酰胺网为支架，以疏水纳米二氧化硅颗粒为改性材料，基于溶解和再凝固的处理方法，将纳米填料嵌入聚酰胺网中。通过改变网孔尺寸确定微观结构，利用氟化纳米颗粒改变复合表面化学基团。研究了微结构/纳米填料对沿面闪络的耦合效应，同时赋予了材料超疏水性能。结果表明：当聚酰胺网目数为300目时，SiO₂/聚酰胺网超疏水复合材料具有最佳的抗闪络性能，闪络电压提高20%。

对硅橡胶进行电晕加速老化，测量不同老化时间下硅橡胶的绝缘特征参量，并通过特征参量分析深入研究了硅橡胶的老化机理。结果表明：电晕老化使得硅橡胶表面结构遭受严重的破坏，且在其表面形成了明显的孔洞和裂纹，并造成严重的粉化现象。电晕老化导致硅橡胶的分子长链断裂成小分子链，使得硅橡胶分子链柔顺度降低，形成各种缺陷并造成硅橡胶绝缘性能下降。电子和空穴陷阱能级中心随着电晕老化时间的增加呈现先缓慢下降后快速下降的变化趋势。且电晕老化导致深陷阱逐渐发展成浅陷阱，对电子的束缚作用减弱，最终造成硅橡胶沿面闪络的发生。

户外充油电缆终端是高压输变线路中的关键附件，在寒冷天气下，国内连续发生多起高压电缆终端故障，严重影响电网运行安全。为此，本文设计了充油电缆终端主绝缘-应力锥界面绝缘等效试验装置，分别测试了10℃及-30℃下硅橡胶/XLPE界面涂覆硅油对局部放电活动的影响，并基于微观观测及电场仿真手段对故障机理进行探究。结果表明：在10℃下，界面涂覆硅油可以有效改善电缆终端界面相容性，增强界面绝缘强度，无缺陷及存在划痕缺陷时，涂覆硅油后界面局部放电起始电压相较于未涂覆硅油时分别提高约17.2%和200%；然而，在-30℃下，硅油存在凝固收缩效应，导致气隙的产生或固有缺陷再次暴露，局部放电起始电压显著降低，甚至略低于未涂覆硅油状态。电场仿真结果表明极寒环境下最大场强畸变值达6.26 kV/mm，已超过空气的电气强度，极易引发放电击穿。

本研究选取矿物油-纸、天然酯-纸、矿物油与天然酯4种样品在140℃下进行1 640 h加速热老化试验，重点分析4种油样在不同老化阶段的酸值、介质损耗因数的变化规律，并对比老化油和纸的外观变化情况，来综合对比老化过程中绝缘纸的参与对不同绝缘油的性能影响差异。结果表明：无绝缘纸的老化油样酸值、介质损耗因数和老化程度都高于有绝缘纸的油样，有无绝缘纸的情况下天然酯的老化差异性相比矿物油要小一些，对于酸性物质容纳能力优于矿物油，并可以在一定程度上延缓绝缘纸的老化。

为了给变频风力发电机绝缘结构设计提供更加准确的输入电压，本研究以永磁同步风力发电机定子绕组为研究对象，利用MATLAB软件搭建电缆与电机定子绕组线圈等效电路模型，分析了变频器输出的电缆长度、脉宽调制（PWM）脉冲上升沿时间对电机绕组暂态电压分布特性的影响。结果表明：随着电缆长度的增加和脉冲上升沿时间的缩短，电机端、绕组对地及匝间最大电压都增大，对地最大电压由中间线圈转移至首线圈，当脉冲上升沿时间为2.0 µs时，绕组内部电压分布已经趋于均匀化。

本文在重复脉冲电压下，对风力发电机用浸渍树脂与绝缘带的层状复合绝缘进行了电树枝生长特性试验，研究了脉冲电压重复率对环氧改性不饱和聚酯树脂与聚酰亚胺薄膜补强云母带复合绝缘试样中电树枝引发特性、形态特征以及生长曲线的影响，分析了电树枝沿绝缘带界面的生长特性。研究表明：在重复率分别为500、1 000、2 000 Hz和峰值为7 kV的双极性方波脉冲电压下，复合绝缘试样中的电树枝均呈枝状，且树枝较为稀疏；电树枝生长至绝缘带后将沿界面横向延伸，阻碍了电树枝径向生长，从而大幅延长了试样击穿的时间；随着脉冲重复率的增加，复合绝缘试样中电树枝的引发时间缩短、引发率提高、分支增加、放电通道变细、分形维数近似不变和平均径向生长率增大。

变频器产生的高频重复激励脉冲会在电机定子绕组上产生不均匀且高幅值的过电压，从而加速电机绝缘系统老化甚至产生故障。本文基于暂态分析软件PSCAD/EMTDC，建立了2.5 MW永磁直驱发电机的三相定子绕组等效电路模型，并应用有限元方法计算了对应等效电路的分布参数。同时为了验证仿真计算结果的有效性，搭建了实验测试平台。结果表明：在三相脉宽调制脉冲电压的作用下，该永磁直驱风力发电机的定子绕组对地、线圈间以及匝间的过电压幅值沿电机接线端子到绕组中性点均呈现减小的趋势。实验测试结果进一步验证了三相定子绕组等效电路模型的准确性。

针对电荷衰减法本征电导率测试中辐照电子能量选取问题，测试了5～20 keV电子辐照下聚酰亚胺材料的本征电导率，研究了辐照电子能量对测试结果的影响规律，并提出极化衰减时间常数，改进了表面电位衰减数据处理方法。结果表明：能量越大的电子辐照会在绝缘材料表面产生幅值越高的充电平衡电位，导致材料内部发生更为严重的极化现象，影响了本征电导率的测试分析结果。而改进后的处理方法能够很好地拟合和解释表面电位衰减数据，为辐照电子能量的选取提供依据。