为探究双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜聚集态结构与击穿性能的关联，推动BOPP国产化，本文通过光学观测、X射线衍射（XRD）、差示扫描量热分析（DSC）、动态热机械分析（DMA）、浸渍、直流击穿等试验对国内外制造的4个BOPP薄膜试样的性能进行对比测试。结果表明：结晶度较高、链段活化能较高的BOPP薄膜具有较大的电气强度；使用苄基甲苯对BOPP薄膜进行浸渍可以改变其聚集态结构并提升电弱点电气强度；与国际同类产品相比，国产BOPP薄膜表现出电气强度低、形状参数小、电弱点较多等差距。

受阻酚型抗氧剂常用于XLPE绝缘中的主抗氧剂以提升其加工特性和长时电气特性，为了深入探讨受阻酚抗氧剂对XLPE绝缘直流击穿行为的影响，本文制备了两种含有不同多元受阻酚抗氧剂的XLPE绝缘试样，并对其性能进行测试。结果表明：添加受阻酚抗氧剂可以明显提升XLPE绝缘的电气强度与击穿稳定性，这是由于添加受阻酚抗氧剂能够向XLPE绝缘中引入深陷阱，提高了陷阱密度，但是两种多元受阻酚抗氧剂引入的深陷阱能级与类型不同，因此对XLPE绝缘电气强度的提升程度不同；此外，添加受阻酚抗氧剂有利于提高XLPE的结晶度与结晶均匀性，但影响并不明显。

使用偶氮二甲酰胺与氢氧化铝复合，探究两者搭配使用对硅橡胶复合材料耐漏电起痕性能、力学性能及疏水性的影响。通过扫描电子显微镜、接触角测试等表征手段，讨论了二者协同提升复合材料耐漏电起痕性能的可能原因。结果表明：当单纯填充氢氧化铝时，其填充量须达到100份，硅橡胶复合材料的耐漏电起痕性能才能达1A4.5级，而使用3份偶氮二甲酰胺与80份氢氧化铝复合填充时，借助偶氮二甲酰胺分解产生的大量氮气、一氧化碳等气体的灭弧与气相阻燃作用，硅橡胶复合材料的耐漏电起痕性能即可达到1A4.5级，且较单纯填充氢氧化铝的硅橡胶复合材料具有更好的拉伸强度和疏水性，该体系有望应用于复合材料绝缘子领域。

采用乙烯基树脂、低收缩剂、粉料、引发剂、阻聚剂等制得树脂糊，通过树脂糊浸渍连续玻璃毡，熟化后得到聚酯玻璃纤维毡板预浸料；通过模压热压成型得到聚酯玻璃纤维毡板，并对树脂制备、引发体系的选择、压制成型工艺进行研究。结果表明：随着聚酯玻璃纤维毡板厚度的增加，其成型越困难，内部缺陷也越多。采用自制的乙烯基树脂、选用碳碳中温引发剂，在120～125℃和7.5 MPa压力下制备了耐热等级为155级（F）的高厚度聚酯玻璃纤维毡板，同时解决了高厚度聚酯玻璃纤维毡板内部气孔、开裂的问题。

研究了热氧老化对辐照后三元乙丙橡胶（EPDM）材料性能的影响，并通过分析压缩永久变形率随时间的变化规律，对其理论使用寿命进行评估。结果表明：随着老化时间不断增加与老化温度不断升高，辐照后的EPDM老化越来越严重，羰基含量越来越高，压缩永久变形与压缩应力松弛越来越大；扫描电镜结果表明，老化过程中EPDM降解严重；利用阿伦尼乌斯方程计算得出，辐照后的EPDM在50℃条件下的理论寿命为7.58年。

对碳纤维复合芯棒在170、185、200℃下开展一个月的热氧老化试验，通过对不同老化阶段芯棒样品进行力学性能试验、傅里叶红外光谱分析（FTIR）和显微分析（SEM），研究其宏观性能、微观特征以及宏观与微观性能的关系，得到芯棒性能随老化时间的变化规律。结果表明：加速热氧老化会进一步提高芯棒的固化程度，增强其力学性能，而在加速热氧老化过程中，芯棒外层的环氧树脂基体出现裂纹、粉末及孔洞等现象，环氧树脂与玻璃纤维的界面结合度变差，环氧树脂基体发生脆化，对力学性能产生损伤作用；在两种因素的共同作用下，芯棒的力学性能出现偶有升高而后整体下降的现象。

具有油纸绝缘绕组结构的关键电力设备在投运时容易出现乙炔超标问题，进而产生局部放电和燃弧现象。为此，本文研究操作冲击电压及其叠加工频电应力下油纸绝缘的尖端放电及燃弧特性，对比分析不同尖端缺陷的放电与燃弧特性，讨论冲击电压与工频电压叠加相位的影响。结果表明：含有纸板的缺陷模型击穿后的燃弧过程可分为高频重燃弧阶段、稳定燃弧阶段、电压恢复前的重燃阶段，其中高频重燃弧阶段具有较高的燃弧频次与较低的恢复电压；操作冲击电压下，纯油隙缺陷模型出现多次击穿，油纸复合绝缘缺陷模型出现纸板直接击穿和油纸先后击穿，且缺陷模型的类型会影响放电特性及燃弧规律；叠加相位则是通过影响电应力幅值来影响放电特性与燃弧规律。

针对10 kV大功率牵引电机端部绕组绝缘层的早期故障问题，基于断裂力学理论分析了绝缘层裂纹损伤在复杂电磁力、机械力作用下的破坏机理。利用有限元方法建立三维分析模型，并通过分段加载电磁力对不同位置的绝缘层裂纹应力应变状态进行数值计算，同时引入应力强度因子对裂纹损伤扩展的程度进行评估。结果表明：与鼻端位置绝缘层裂纹损伤相比，线棒关节处裂纹扩展的速度更快、断裂程度更大；裂纹的初始损伤状态对断裂及扩展程度也有重要影响，横向裂纹更容易扩展。

以220 kV棒形悬式复合绝缘子为例，采用COMSOL Multiphysics软件以1/4杆塔模型进行220 kV线路复合绝缘子的仿真计算，研究不同类型、不同结构均压环对复合绝缘子电场分布的影响。结果表明：半圆形均压环均匀电场的效果稍弱于管状均压环，防鸟均压环的均压效果与低压端安装的管状均压环基本一致。复合绝缘子沿面电场强度随着高压端或两端均压环管径的增大而减小，且降幅逐渐减小；当高压端均压环直径增大时，复合绝缘子的沿面电场强度呈现先减小后增大的趋势。当两端均压环直径增大时，高压端沿面电场强度先减小后增大最后又减小，低压端沿面电场强度则一直增大。增大高压端均压环罩入深度会提升复合绝缘子中部的沿面电场，同时导致连接端电场增大，不利于复合绝缘子的安全运行。

为了分析天然酯绝缘油对电力变压器绝缘性能的影响，首先分别对相同绝缘结构的110 kV天然酯绝缘油与矿物绝缘油电力变压器进行绕组波过程计算，得到两种变压器的纵绝缘裕度。然后分别以工频下线性分布的绕组电位和波过程计算出的非线性绕组电位为激励，对两种绝缘油变压器主绝缘的复合电场进行仿真计算，并对其分布特性进行对比分析。最后运用全域电力线扫描法计算了两种绝缘油变压器的主绝缘裕度，并针对天然酯绝缘油变压器主绝缘强度薄弱的问题进行了结构改进与效果分析。结果表明：通过增设绝缘纸筒及调整油隙尺寸，改进后的天然酯绝缘油变压器最小绝缘裕度提高了15.8%，满足了主绝缘强度要求，为开发大型天然酯绝缘油变压器及结构优化提供了参考依据。

由于交联聚乙烯（XLPE）主绝缘较低的导热系数与海水较低的温度，极易在海底电缆绝缘内形成较大的温度梯度，温度梯度的形成将导致XLPE聚集态及介电特性的径向差异，从而影响电树枝劣化过程。为掌握温度梯度下XLPE的电树枝特性，搭建了10～90℃内的温度梯度电树枝实验平台，测量了不同温度梯度下XLPE的电树枝起始及生长特性。结果表明：不同温度梯度下的针尖电场变化及XLPE聚集态改变会影响电树枝的起始电压，且随着温度梯度的增大，电树枝的主形态呈现出藤枝状、丛林-藤枝混合状及丛林状之间的渐变特性。

针对一种新型三元混合绝缘油，研制出具有高过载能力的混合绝缘油变压器。在对混合绝缘油和矿物绝缘油配电变压器的耐热等级和温升限值进行分析的基础上，结合样机的相关计算与试验检测，对不同过载能力的绝缘油配电变压器温升进行对比，给出了混合绝缘油配电变压器的结构优化建议，并进行了成本对比。结果表明：采用耐高温的新型三元混合绝缘油以及DPE绝缘纸或Nomex T910绝缘纸组成的混合绝缘系统，可将油浸式配电变压器的过载能力由1.5倍提升至1.75倍，相应成本增加不到8%，具有很强的实用性和经济性。

为了研究干式空心电抗器包封绝缘应变测试方法及应变特性，本文针对试验模型制作方法、传感器和应变片预埋方法及应变计算方法开展研究，制作试验模型并搭建试验系统，在不同低温环境下对降温和通流过程包封内部应变开展试验研究。结果表明：包封绝缘周向热膨胀系数小于轴向热膨胀系数，存在各向异性，使周向应变大于轴向应变；降温过程包封绝缘周向收缩产生负应变，应变随温度降低逐渐下降，同一舱温的下降速度逐渐变缓，不同舱温随温度降幅增加数值明显增大；舱温较高时轴向应变为正值，随温度降低逐渐转变成负值，轴向应变变化规律从随温度降低逐渐上升转化为逐渐下降；降温过程中周向和轴向应变均多次发生负跳变，出现收缩微裂纹。通流过程应变与降温过程相反，随温度升高，周向应变逐渐上升，轴向应变快速下降，两种应变均不发生跳变。通过计算最大热应力，进一步验证周向压缩应力大于环氧玻璃丝的抗压强度，造成包封绝缘破坏。

载流量是电缆传输能力的重要指标，直接影响高压直流电缆的运行可靠性和经济性。根据直流电缆绝缘层中电场分布的特点，提出了基于等效电导率的绝缘层内外侧电场分布的解析计算方法，并以±535 kV交联聚乙烯绝缘直流电缆为例，同时考虑电缆导体最高运行温度和绝缘层最大允许温差，得到不同运行工况下高压直流电缆的负载控制域。结果表明：电-热场解耦方法能有效分析直流电缆的载流量和应用特性，其中绝缘层最大温差是限制临界环境温度以下直流电缆载流量的核心因素，在此临界环境温度下，提升导体最高运行温度对载流量影响有限，而优化绝缘材料耐电性能和电缆结构才是提升载流量的关键。

基于激光超声技术研究了一种表面波的峰值重建算法，搭建二维激光激励扫描式激光超声检测盆式绝缘子的实验平台，对人工制作的气泡、杂质、裂纹缺陷进行检测研究，并对实际现场应用中带有裂纹故障的盆式绝缘子进行离线检测。结果表明：基于激光超声峰值重建算法重建的峰值图像能够较好地反映扫描区间盆式绝缘子的缺陷信息，证实了该方法可以实现对盆式绝缘子表面裂纹缺陷的离线检测。

首先针对220 kV高压干式电缆终端结构，构建相应的仿真模型，并结合绝缘材料非线性电导率方程，研究了增强绝缘部分材料、环境温度、外加电压不同时终端内的电场分布及温度分布；然后对终端存在应力锥安装错位、表面凸起及增强绝缘内存在气泡等缺陷时的电场分布情况进行了对比分析。最后，对应力锥转角形状及应力锥边缘与增强绝缘间的距离两种结构进行优化，并优化后终端的电场分布进行分析，同时提出了最佳的应力锥边缘与增强绝缘间的距离。结果表明：非线性硅橡胶绝缘材料能较好地均化电场；外界环境温度改变会使内部线芯与外部伞裙的温差减小，且随着环境温度升高终端内最大场强明显增大；应力锥安装错位类绝缘缺陷使得三相交界点处场强急剧增大；应力锥表面凸起类绝缘缺陷使得终端内局部场强急剧增大；当增强绝缘内部存在气泡时，气泡尺寸对电缆终端内最大场强的影响较小；将应力锥转角改变为圆弧状，转角处场强降低了75.26%，可适当增大应力锥边缘与增强绝缘的距离至5 mm，从而减小应力锥转角处场强。

盆式绝缘子是气体绝缘封闭组合开关（GIS）设备的重要部件，其质量状况对电网的建设及运行有着重要影响。本文阐述了盆式绝缘子的失效原因，在常见开裂位置上对现有检测方法进行对比分析。依据盆式绝缘子的材料特性和现场检测条件，理论计算得到探头频率、K值、晶片尺寸等数据，研制了一种超声波水浸聚焦斜探头装置，提出利用低频双探头超声波检测技术对盆式绝缘子螺栓孔附近裂纹进行检测的方法，并通过实验室渗透、射线检测等对检测结果进行验证。结果表明：采用型号为2 MHz 18×18 mm、晶片发射声束的轴线与工件界面的法线夹角α_L为24.8°～35.4°的双探头可以在盆式绝缘子中激发出信噪比较高的超声折射横波。采用特定低频双探头超声波检测技术对GIS盆式绝缘子进行缺陷检测具有可行性。