以环糊精修饰的氧化铝纳米粒子（CD-Al₂O₃ NPs）为主体分子，以含金刚烷的丙烯酸酯为客体分子，通过主、客体相互识别自组装生成包合物后与2-羟基乙基-甲基丙烯酸酯（HEMA）、丙烯酸丁酯（BA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）进行自由基共聚得到了一种新型的PVP/p(HEMA-co-BA)半互穿网络材料，对其微观形貌和性能进行表征和检测。结果表明：通过主客体包合作用赋与了材料自修复性能；同时，由于引入了主客体包合和氢键两种可逆的非共价相互作用，材料具有优异的形状记忆功能。材料具备的形状记忆功能和自修复性能可在裂纹的两个断面距离较大时实现自修复，恢复材料的原有性能。此外，PVP/p(HEMA-co-BA)还具有较好的热稳定性，耐受温度达到200℃，能够在较高温度环境中使用。

为了进一步提高间位芳纶纸的绝缘性能，分别采用KH550、KH560、KH580、KH151硅烷偶联剂对纳米TiO₂进行处理，制得了纳米TiO₂/间位芳纶复合绝缘纸。主要研究了偶联剂种类对复合绝缘纸电气性能的影响，包括电气强度、体积电导率、电荷陷阱特性等，此外还探究了复合绝缘纸热学和力学性能的变化。对不同硅烷偶联剂接枝的TiO₂/间位芳纶界面进行了分子动力学模拟，从界面结合能和均方位移参数方面阐述了硅烷偶联剂对填料-基体界面的改善作用。结果表明：以电气绝缘性能为最主要的指标，硅烷偶联剂对复合绝缘纸改性效果从高到低依次为KH550、KH151、KH560、KH580；合适种类的硅烷偶联剂可有效改善纳米填料在基体中的分散性，提高复合绝缘纸的击穿电压和体积电阻率，并对芳纶纤维的耐温性和机械强度有一定的增强作用。

环氧树脂作为电子器件、电机绝缘封装的主要材料，迫切需要提高其导热性能，以满足更苛刻的使用需求。通过采用无规形貌氧化铝（i-Al₂O₃）填充共混改性环氧树脂，研究不同体积分数i-Al₂O₃对环氧树脂导热系数及其他性能的影响。结果表明：随着i-Al₂O₃体积分数的增加，环氧共混物的黏度逐渐增加，拉伸强度先上升后下降，热稳定性逐渐提高，导热性能逐渐增强。当i-Al₂O₃的体积分数为45%时，环氧复合材料的综合性能良好，其导热系数达到了1.44 W/(m·K)，较纯环氧树脂的0.21 W/(m·K)提高了585.7%，并且体积电阻率保持在10¹⁴ Ω·cm。

本研究开发了一种高耐热环氧基体树脂并以玻璃布为增强材料，通过高温热压工艺制备了玻璃布层压板，对基体树脂及其固化物，以及层压板的性能进行了分析。结果表明：该环氧基体树脂固化物具有较高的耐热性和良好的力学性能，其玻璃化转变温度高达201℃，5%热失重温度达到367℃；其拉伸强度与弯曲强度分别为76 MPa与82 MPa。制备的层压板具有良好的综合性能，拉伸强度为411 MPa，压缩强度为480 MPa，冲击强度达到226 kJ/m²，室温与180℃下的弯曲强度分别为633 MPa与416 MPa，相比电痕化指数（CTI）可达到550。

针对移动电缆用EPDM绝缘在实际使用中经常受到拉伸力的作用，造成绝缘劣化的问题，本文从极化-去极化电流出发，主要研究不同拉伸程度对EPDM绝缘性能的影响。首先设计了拉伸装置用于测量拉伸状态下EPDM的极化-去极化电流和表面电位，然后从直流电导率和陷阱能级分布角度分析了拉伸比对EPDM性能的影响，最后从微观层面上解释了不同拉伸状态下EPDM绝缘性能变化的原因。结果表明：拉伸比对EPDM极化-去极化电流的影响存在阈值。当拉伸比小于1.4时，极化-去极化电流随拉伸比的增加而减小；当拉伸比大于1.4时，极化-去极化电流随拉伸比的增加而增大。当拉伸比从1.0增加到1.4时，陷阱数量减少导致表面电位衰减速率减小；当拉伸比从1.4增加到1.8时，浅陷阱的增加促进了电荷的消散和迁移过程，导致表面电位衰减速率增大。拉伸应力对EPDM绝缘性能的影响可分为无负荷状态、弹性形变状态、非弹性形变状态3个阶段。

为研究半导电屏蔽材料对高压XLPE电缆绝缘中电荷输运行为的影响，本研究选用国内外3种不同型号的半导电屏蔽材料配合同一XLPE绝缘，模拟实际电缆结构试制了屏蔽-绝缘-屏蔽的三明治结构试样，并对其进行高场强电导测试以及空间电荷测量。结果表明：屏蔽层的引入使绝缘内部的电导方式发生了改变。相较于纯XLPE绝缘试样，含屏蔽层配合的绝缘试样电荷注入明显增加，其中进口屏蔽料配合的试样绝缘-屏蔽界面对电荷注入的抑制能力较强，电荷注入程度较弱。电荷注入会对空间电荷在绝缘内部的积聚程度产生影响，其中，含国产屏蔽料配合的试样的空间电荷积聚较为严重，含进口屏蔽料配合的试样空间电荷积聚程度较轻。此外，空间电荷测量还需要注意因试样结构的特殊性带来的阻抗不匹配问题。

为研究密闭环境下高压电缆终端硅油中水分析出原因及其劣化后的性能参数，以填充于电缆终端内部的 TR50绝缘硅油为研究对象，搭建了密闭环境的电、热老化试验平台，测试了不同老化状态下硅油的理化性能与电气性能。结果表明：电老化与热老化均能引起硅油的水分析出，90℃热老化与低能局部放电对硅油理化及电气性能的劣化影响较小，间歇火花放电及持续电弧放电对硅油理化及电气性能的劣化影响较大，其中击穿电压、介质损耗因数、体积电阻率和含水量的相关性较大，这些指标可有效表征硅油的劣化程度。

在运变压器内油浸纸在高温作用下逐渐发生老化，其电阻率会随老化程度的加深而变化。为了更加全面地了解老化过程中除水分外影响油浸纸电阻率的各种因素，首先对未浸油纸板在真空下进行加速热老化，制作出不同聚合度的样品，并严格控制样品含水量，在真空环境下对其进行电阻率测试，以此探究未浸油纸板聚合度对其电阻率的影响；之后将不同聚合度的纸板分别浸入不同电阻率的变压器矿物油中，探究变压器油电阻率对油浸纸板电阻率的影响；最后对浸油后的纸板在氮气条件下进行加速热老化，观察老化后油浸纸板电阻率的变化。结果表明：单纯的纸板老化会使得其电阻率上升，油浸之后部分抵消了纸板单独老化时电阻率上升的趋势，但不同电阻率的油样对油浸纸板电阻率没有明显的影响规律，而在含水量相近的条件下，油浸纸板电阻率随着老化产物的增多而下降明显。老化过程中油浸纸板电阻率的下降，是由于纸板和油老化后产生的水分、酸、糠醛等极性物质导致的，且油浸纸板聚合度与其电阻率之间存在量化关系。

基于矿物油的典型500 kV变压器绝缘结构直接用于天然酯绝缘油变压器时，存在绝缘薄弱点，需要对其进行改进。本研究通过增大主绝缘距离、加厚绕组绝缘及优化绕组纵向电容分布等方式，提升矿物油变压器绝缘结构方案的安全裕度，以形成500 kV天然酯绝缘油变压器绝缘结构设计方案，并对新方案进行主、纵绝缘仿真验证。结果表明：该方案满足绝缘设计要求，使用该方案研制的500 kV天然酯绝缘油变压器样机顺利通过全部绝缘试验。

运行中的复合绝缘子出现闪络等事故时伴随有温度陡升现象，加之电场的协同作用，使得复合绝缘子用硅橡胶材料迅速裂解破坏。通过建立硅橡胶分子模型，基于反应力场模拟探究温度陡升下材料的电热裂解机理与特性，以期弥补宏观试验的部分局限性。结果表明：温度和电场对裂解的作用机制不同，温度占主导，电场能降低裂解温度，加速材料劣化；裂解过程由Si-C键的断裂引发，CH₄、H₂、C₂H₄、C₂H₂、H₂O为不同裂解阶段的主要产物；随着硅橡胶主链上甲基大量脱落，Si-CH₃键数量下降约40%，主链结构进一步破坏形成交联结构，Si-O-Si键与Si-C键数量比及碳氢比持续升高，最大分别为裂解前的2.93倍和1.87倍；以H₂为主的杂质气体产物扩散聚集，材料内产生空隙，结构发生重组，最终导致绝缘失效。

直流电缆在运行时需承受极性反转的电压，这会使得绝缘内部积累的空间电荷增加，进而可能引起绝缘破坏。同时在绝缘材料实际生产过程中引入的交联副产物等杂质解离产生的离子电荷会加剧电荷的积累。因此本文对传统双极性载流子输运模型进行改进，考虑杂质带电离子的影响，利用改进后的输运模型模拟交联聚乙烯（XLPE）内部空间电荷在电压极性反转期间的分布，研究极性反转时间和电场强度对电荷分布的影响机理。结果表明：在满足电压反转前后空间电荷分布基本呈镜像分布的基础上，引入离子电荷会增大两电极附近稳态时积聚的异极性电荷量；电压反转时间越长，两电极处的界面电荷峰值下降的越多，两电极附近的空间电荷变成相反极性的电荷量也越多，即反转完成时电荷分布更接近于反转稳定后的情况；在相同极性反转时间、不同电场强度下，电荷分布规律基本相同，场强越高，各处积累的电荷量越多。

直流电压下油纸绝缘界面电荷特性是换流变压器绝缘结构设计的巨大挑战。传统电阻-电容（RC）模型仅考虑由于油、纸材料的介电常数、电导率不同而引起的界面极化电荷，忽略了其他形式来源的电荷及其对空间电场的影响。本文基于Kerr电光效应原理，搭建了油纸绝缘结构油中空间电场特性非接触式、实时测量平台，针对变压器油-电工绝缘纸、变压器油-变压器纸板组成的复合绝缘结构，获得了不同极性、不同幅值直流电压下油中空间电场特性，计算并分析了界面电荷密度与RC模型计算的极化电荷密度的差异。结果表明：当油中场强较低时，油纸界面电荷以极化电荷为主；随着油中场强的增加，油纸界面电荷密度与RC模型计算极化电荷密度差异逐渐增大，出现了其他形式电荷的积聚，且其在界面总电荷量中占比逐渐增加，对电场强度的影响逐渐增大。

为研究复杂电场下变压器油流速度对油中悬移气泡迁移与畸变的影响规律，本文利用数值模拟的方法分析了气泡在不同油流速度下的迁移路径、畸变程度等特征。结果表明：当油流速度小于0.24 m/s时，气泡形状会发生周期性变化，其变化频率约为100 Hz。油流速度与气泡偏移高压锥极的距离、气泡畸变率、气泡内最大电场强度成正相关。

现有的复合绝缘子检测评价技术以离线方式为主，难以对大规模运行中绝缘子的老化程度开展快速、便捷的判断。本文提出一种基于高光谱技术的复合绝缘子表面老化程度快速检测及评级方法。首先通过比较老化复合绝缘子伞裙和基体的Si-O-Si、Si-CH₃傅里叶红外光谱吸收峰对老化程度进行分级，然后利用高光谱数据并结合SVM算法模型对绝缘子老化程度进行分类。结果表明：“轻度、中度、重度”老化分类的准确度为71.8%，“轻度、重度”分类的准确度为97.3%。通过强度阈值分割方法，可以从复合绝缘子图像中剔除污损区域，抽取出老化区域。

温度是影响卫星绝缘材料绝缘性能及内带电效应充电状态的重要因素。本文采用三电极法测试了不同温度下星载电路板基板材料的体积电阻率变化规律，并在此基础上利用DICTAT程序仿真分析了温度对绝缘材料表面充电电位和内部最大电场的影响。结果表明：在-50～60℃下，基板材料的体积电阻率随温度的升高而减小，其变化幅值超过两个数量级；同时基板材料的表面充电电位幅值和内部电场强度均随温度的降低而上升，在温度低于0℃时存在较大的静电放电风险。

针对人工进行支柱瓷绝缘子故障检测危险系数高的问题，本文提出一种基于热成像技术的支柱瓷绝缘子实时故障诊断方法。该方法以支柱瓷绝缘子红外图像二值化分割作为特征提取，引入灰度中值滤波进行预处理操作，构建高斯核支持向量机分类架构，最终实现支柱瓷绝缘子的故障诊断。结果表明：该诊断方法不仅能很好地完成支柱瓷绝缘子的故障监测工作，还提高了检测效率与准确率。

为解决当前国家标准对反应堆电气贯穿件局部放电试验在试验方法和判定标准等方面存在的不完善、不明确之处而造成不能完全满足实际需求的问题，本研究在综合考虑了各方面指标要求的基础上制定了一套脉冲电流法检验中压电气贯穿件局部放电性能的试验方案，并开展了验证试验。结果表明：中压电气贯穿件熄灭电压对应的“局放脉冲参量幅值的低值”定为15 pC较为合理，局部放电主要发生在其导体组件多层热缩管之间的气隙中。