研究了掺杂微米SiO₂对环氧树脂重复频率双极性方波电压下耐电树特性、热稳定性、热导率和陷阱特性的影响。结果表明：掺杂微米SiO₂延长了环氧树脂的电树枝击穿时间，且在10 kHz下提升最为明显，电树枝击穿时间由6 min延长到44 min；掺杂微米SiO₂还提高了环氧树脂的热导率，减轻了环氧分子链在高温下的降解。微米SiO₂填料在引入更多深能级陷阱的同时，能够阻碍电树枝通道发展，延长甚至阻断电树枝发展路径，降低了电树枝对分子链的破坏程度。因此，掺杂微米SiO₂能有效改善环氧树脂在重复频率双极性方波电压下的耐电树性能。

以双酚A二炔丙基醚为原料与氯硅烷缩聚合成了含硅双酚A炔丙醚（PSPE-A），并用二步法合成二乙炔基苯封端含硅双酚A炔丙醚（DPSPE-A），分别用双（三苯基膦）二羰基镍、八羰基二钴和双（环戊二烯）钴催化PSPE-A和DPSPE-A树脂固化，并制备了碳纤维布（T300CF）增强含硅双酚A炔丙醚复合材料。用差示扫描量热仪（DSC）、热重分析仪（TGA）和动态热力学分析仪（DMA）表征了含硅双酚A炔丙醚树脂的热固化和热性能，考察了催化固化含硅双酚A炔丙醚树脂基复合材料的力学性能。结果表明：二乙炔基苯封端可以提高PSPE-A树脂的耐热性，3种催化剂都可以降低PSPE-A树脂的固化温度，其中双（环戊二烯）钴使PSPE-A和DPSPE-A树脂的起始固化温度分别下降了约130℃和60℃。PSPE-A和DPSPE-A树脂浇铸体的弯曲强度分别为35.8 MPa和27.8 MPa，T300碳布增强PSPE-A和DPSPE-A复合材料的弯曲强度分别为458.2 MPa和287.6 MPa。

为提高碳纳米管（CNTs）在环氧树脂（EP）纳米复合材料中的分散性以及两者的界面相互作用，从而制备综合性能优良的EP纳米复合材料，本研究在Fenton试剂作用下通过共价键作用将PVP高分子链接枝到CNTs表面，研究改性CNTs在乙醇和丙酮中的分散性，然后将改性后的CNTs与EP复合制备得到纳米复合材料，并对纳米复合材料的综合性能进行研究。结果表明：利用Fenton试剂分解出具有强氧化性的HO∙，可以使PVP对CNTs传统的物理包覆改性变为具有共价键作用的化学改性，同时可以实现羟基化改性，提高了PVP的接枝率。改性后的CNTs在乙醇和丙酮中都有较好的分散性。改性后的CNTs与EP具有较强的界面作用，可以显著提高EP的力学性能，当改性CNTs的质量分数为0.25%时，纳米复合材料的冲击强度提高了58.6%，弯曲强度提高了5.20%。

以间位芳纶短切纤维和沉析纤维为原料制备了一种中密度芳纶纸板，研究了短切纤维长度、单层浆层定量、纸坯水分含量对芳纶纸板性能的影响，并测试了芳纶纸板的常规性能、相容性和加工性能。结果表明：当短切纤维长度为7 mm、单层浆层定量为64 g/m²和纸坯水分含量为63%时，芳纶纸板具备优异的电气性能与力学性能，与硅油和合成酯油具有良好的相容性，且具备良好的加工性能，满足牵引变压器和海上风电油浸式变压器的应用要求。

采用不同固含量的聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）浆液对间位芳纶纸进行表面涂覆，然后对涂覆PMIA浆液后的间位芳纶纸进行烘干处理。采用冷场发射扫描电子显微镜、万能试验机、宽频介电阻抗谱仪和电气强度测试仪表征改性间位芳纶纸的形貌、力学性能、介电性能和电气强度。结果表明：PMIA浆液能够改变间位芳纶纸的结构，并减小间位芳纶纸内部孔洞。当表面涂覆的PMIA浆液的固含量为10%时，间位芳纶纸的横向和纵向抗张强度分别提升至51.3 MPa和94.4 MPa。此外，涂覆固含量为10%的PMIA浆液的间位芳纶纸介电常数为2.07，电气强度提升至29.83 kV/mm。表面涂覆PMIA浆液后的间位芳纶纸力学性能和电气强度优于原始芳纶纸，并且在180℃下处理后，改性间位芳纶纸的力学性能和电气强度仍优于原始间位芳纶纸，能够满足芳纶纸在更高电场强环境中的应用，进一步拓宽了芳纶纸的应用领域。

分别采用两种不同乙烯含量的乙丙共聚物（EPC）与聚丙烯（PP）共混，制备了一系列聚丙烯/乙丙共聚物（PP/EPC）电缆材料。考察了EPC种类及添加量对PP力学性能、热性能、电性能等的影响。结果表明：EPC的引入在保持PP原有优异热性能与电性能的基础上显著改善了PP的韧性，提高EPC添加量和EPC中乙烯含量对PP材料的增韧效果更为明显。

为了对比研究流动变压器油中金属微粒和气泡放电特性的差别，在模拟实验放电平台上对含杂质流动变压器油进行了局部放电（PD）和击穿实验，并对放电信号的波形进行对比分析，构建放电相位分析（PRPD）图谱。结果表明：流动变压器油中两种缺陷的放电特性有明显的差别，金属微粒PD可以激发特高频信号，而气泡PD仅能激发甚高频信号；金属微粒PD几乎遍布整个工频周期，气泡PD主要分布在工频负半周（236°～305°）。与金属微粒相比，气泡对变压器油击穿电压的影响更为严重。

为了研究高导热（HTC）云母带的导热性能，对不同的高导热VPI少胶云母带的微观结构进行剖析，提出了一种高导热少胶云母带的导热性能测试方法，探讨了云母带导热系数的综合评估方法。结果表明：在现有VPI体系下，采用高导热云母带的主绝缘比采用常规云母带的主绝缘导热系数最高能提升45%，用综合导热系数λ_s来衡量高导热云母带的贡献更为客观全面，采用高导热云母带比常规云母带的主绝缘综合导热系数最高能提升33%。

分别在老化温度为130℃及140℃、氮气及空气密封条件下对绝缘纸与单酯类绝缘油、矿物绝缘油组成的油纸绝缘体系进行热老化试验，并对比两种绝缘体系的热老化特性。结果表明：油纸绝缘老化后，单酯绝缘油中的酸值及水分含量均高于矿物绝缘油；氮气氛围条件下，在140℃时，单酯绝缘油相对矿物绝缘油能较大幅度的延长绝缘纸的老化寿命，但在130℃时，单酯绝缘油相对矿物绝缘油仅略微延长了绝缘纸的老化寿命；在空气条件下，两种绝缘油中绝缘纸的热老化寿命差别不大。

微水是导致变压器油纸绝缘劣化的主要因素之一，探讨其在油纸绝缘热裂解过程中的作用机理具有重要意义。本文建立了油纸绝缘的复合分子模型，基于反应分子动力学模拟了含有微水的油纸绝缘热解的过程，探究了水分子在油纸绝缘热解不同阶段的作用机理，并分析氢离子和氢自由基在热裂解中的作用。结果表明：含有微水的油纸绝缘复合模型中，水分子、氢气等小分子初始生成时间早，而且生成速率和数量均高于不含微水的油纸绝缘复合模型。通过分析反应路径发现，在初始阶段水分子先是破坏绝缘纸的氢键网络；随着高温时间延长，水分子作为催化剂促进绝缘纸裂解；随着反应进行，水分子作为载体携带羧酸氢离子向绝缘油扩散，促进绝缘油热裂解。在反应过程中，羧酸氢离子具有加速绝缘热裂解的作用，并且在与水分子的共同作用下，油纸绝缘会协同加速裂解，而氢自由基不具有加速作用。

为探索分布式光纤对变压器绝缘系统老化寿命的影响，对含分布式光纤变压器油样在110、120、130℃下进行加速热老化试验，在热老化期间定时取样并测试击穿电压，然后基于击穿电压累积损失率，分析含光纤变压器油活化能与纯油活化能的关系，并提出一种含光纤变压器油活化能的计算方法，构建含光纤变压器油的热老化寿命模型。结果表明：变压器油中内置光纤会影响变压器绝缘系统的强度，乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）光纤对变压器油的老化影响最小；基于计算活化能与击穿电压累计损失动力学方程建立的含ETFE、聚四氟乙烯（PTFE）、热塑性聚酯弹性体（TPEE）光纤变压器油的3个寿命评估模型的计算结果与工程经验中的10℃寿命准则的评估结果较为吻合，验证了模型的有效性。

掌握气体相对绝缘强度的理论计算模型，可极大地加速SF₆替代气体的研究。基于分子拓扑指数理论，提出了描述绝缘气体的分子拓扑指数特征，对47种绝缘气体分子共22种原子类型电性拓扑状态指数进行了计算，同时引入羰基和氰基基团的电性拓扑状态指数。利用逐步多元回归法构建气体绝缘强度的多元线性预测模型，并经筛选原则获得了对绝缘强度有显著影响的基团。结果表明：对气体绝缘强度有显著影响的基团有>CH-、=C=、-F、-C≡N、-Cl与>C=O，其中-F、-C≡N、-Cl与>C=O具有较高的电负性值，同时电性拓扑状态指数（ETSI）值高，对绝缘强度为正贡献，设计与筛选SF₆替代气体时可优先考虑这些基团。

本研究建立了变压器油循环流动装置，开展了含金属微粒流动变压器油的局部放电（PD）实验，并提取PD特征参数，结合流动变压器油中金属微粒的运动行为，讨论电极覆纸情况对流动变压器油中金属微粒PD的影响机制。结果表明：相比于电极裸露的情况，电极覆盖绝缘纸时，测得的局部放电起始电压升高，放电幅值和频率降低。在双电极裸露与仅下电极覆纸的情况下，放电集中在0°～90°和300°～360°两个相位区间，而在双电极覆纸的情况下，放电相位主要集中在45°和160°附近。绝缘纸的存在会使金属微粒在纸上滞留，并导致两个相邻碰撞点之间的水平距离增加。此外在电极覆纸后油中电场会减小，使得微粒运动时的垂直速度减小，降低了微粒与极板的碰撞频率，导致局部放电强度有所削弱，放电相位分布发生改变。

本研究提出一种基于PDC法多特征量权重的电缆绝缘老化状态评估方法。首先，基于PDC法测试提取出多个体现绝缘状态的老化特征量。其次，采用有序二元比较量化法与主成分分析法，分别从主观和客观两方面确定特征量的权重，基于DS（Dempster/Shafer）证据理论将主、客观权重进行有效融合获得组合权重。接着，基于模糊综合评估，结合获得的组合权重共同实现电缆绝缘老化状态的有效评估。最后通过实例验证评估方法的有效性。结果表明：所提方法能有效、准确地评估电缆绝缘的老化状态，可为电缆绝缘的老化状态评估提供一种新方向。

通过建立110 kV电力变压器二维流固耦合模型，采用有限体积法对比分析天然酯绝缘油和矿物绝缘油电力变压器绕组的温升特性，然后通过实验对计算方法的正确性进行验证，同时对比分析两种绝缘油在同一变压器中的绕组过负载特性。结果表明：天然酯绝缘油变压器绕组温升略高于矿物绝缘油变压器，二者热点温升相差4.7℃，但天然酯绝缘油可提高变压器温升限值10 K以上，综合考虑天然酯绝缘油变压器绕组的温升特性优于矿物绝缘油变压器；天然酯绝缘油变压器的过负载能力优于矿物绝缘油变压器，并且随着过负载倍数的增大，二者过负载性能差距进一步扩大。

为了研究低温环境下变压器密封圈的失效机理，收集了极寒地区变压器中失效的橡胶密封圈试样，并进行了微观结构和力学性能研究：利用扫描电子显微镜表征由于低温和机械应力共同作用导致的微观形貌变化，利用傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热仪表征橡胶试样分子链结构和热运动的变化，通过无损微米压痕测试表征橡胶试样微米压痕硬度和简约杨氏模量的变化。结果表明：由于低温、绝缘油和机械压力的长期共同作用，丁腈橡胶（NBR）的分子链结构和排布均发生了变化，导致橡胶的微米压痕硬度和简约杨氏模量下降明显，密封作用丧失。

本文提出一种基于图像处理的复合绝缘子憎水性智能识别方法。针对不同憎水性等级的复合绝缘子图像，首先对图像进行直方图均衡化和滤波处理，再利用Otsu阈值分割方法将水珠/水迹与背景分割开，从而提取清晰且完整的水珠/水迹轮廓。采用水珠/水迹覆盖率、最大水珠/水迹面积比、水珠/水迹平均尺寸等特征量对水珠/水迹进行量化，利用支持向量机建立特征分类模型，从而实现对复合绝缘子憎水性的智能识别。结果表明：基于图像处理的复合绝缘子憎水性智能识别方法能够有效识别出7种憎水性等级，平均识别准确率保持在80%以上。

本文建立了实际10 kV T型电缆终端接头多物理场有限元模型，研究了T型电缆终端接头在绝缘交界面存在气隙缺陷下的电场及温度场分布特性，分析了缺陷条件下的电场、温度场幅值变化规律，提出可有效反映T型电缆终端接头气隙缺陷的特征量及监测位置。结果表明：T型电缆终端接头不同程度气隙缺陷对其交界面处的电场分布特性有一定的影响，但是其他典型位置处的电场、温度场幅值变化不明显；在气隙受潮的情况下气隙缺陷处会达到临界击穿，此时法兰底座、箱体上表面的电场幅值增量可达20%，而且温升可达约15℃。在实际工程中，可通过监测法兰底座、箱体上表面的电场幅值增量以及温升，来反映T型电缆终端接头局部击穿放电的潜在临界隐患。