本文综述了目前丙烯基电缆研发中的聚丙烯改性手段、电缆研发及投运情况以及聚丙烯电缆相关的规程规范，根据聚丙烯电缆研发现状，总结了聚丙烯电缆将来运行中可能遇到的问题并提出研究建议，为聚丙烯电缆后续的研究与商业应用提供参考。

本文对电子封装用导热有机硅复合材料的导热机理和常用导热填料进行了介绍，综述了填充型高导热有机硅复合材料的制备策略和研究进展，并展望了电子封装用导热有机硅复合材料未来的研究方向。

为了研究不同材料绝缘子的表面性能，以环氧树脂和聚四氟乙烯（PTFE）为研究对象，首先通过表面能测试，获得不同材料绝缘子的粘附特性，然后通过试验研究不同粒径金属微粒在自然粘附状态下对绝缘子沿面闪络特性的影响。结果表明：PTFE绝缘子的表面能为30.44 mJ/m²，低于环氧树脂绝缘子的表面能，PTFE的黏度更小；随着附着在绝缘子表面的金属微粒粒径的减小，环氧树脂和PTFE绝缘子的沿面闪络电压逐渐增大，且两种材料的绝缘子沿面闪络性能相近；采用PTFE界面取代原有的环氧树脂界面，可以减少由金属微粒引起的绝缘故障。

本文从聚偏氟乙烯基聚合物压电效应的晶体结构基础出发，研究不同退火温度（60～160℃）对薄膜样品表面结晶形貌、结晶尺寸、结晶度，以及关键介电参数包括极化响应曲线和压电系数的影响规律。结果表明：在60～140℃范围内，随着退火温度升高，样品结晶尺寸增大、结晶度提高，从而在极化曲线中表现出更高的剩余极化强度和滞回度，同时压电系数随退火温度升高从11 pC/N增大至27 pC/N。而当退火温度达到160℃时，样品表面出现裂痕缺陷，极化过程较容易发生击穿，且压电系数分散性较大。

以双酚A型环氧树脂E124为主体树脂、聚硫醇为固化剂，咪唑为促进剂制备基础胶液。在基础胶液种加入不同比例、不同尺寸的球形氧化铝和不规则氧化铝制备单组分高导热结构胶，探究了不同填充量、不同粒径氧化铝对单组分高导热结构胶热导率、粘接强度、黏度和触变性等性能的影响。结果表明：当基础胶液与3种不同粒径氧化铝质量之比m（基础胶液）∶m（40 μm Al₂O₃）∶ m（2 μm Al₂O₃）∶m（0.5 μm Al₂O₃）=15∶59.5∶25.5∶6；m（基础胶液）∶m（40 μm Al₂O₃）∶m（5 μm Al₂O₃）∶m（0.5 μm Al₂O₃）=15∶59.5∶25.5∶8；m（基础胶液）∶m（40 μm Al₂O₃）∶m（10 μm Al₂O₃）∶m（0.5 μm Al₂O₃）=15∶68∶17∶8时，可制得90℃×15 min固化的3种高导热结构胶，其热导率分别为2.73、3.05、2.85 W/(m·K)，粘接强度分别为5.49、5.55、5.31 MPa，黏度分别为145 000、127 467、118 467 mPa·s。3种高导热结构胶的体积电阻率均在10¹⁴ Ω·m以上，经高温高湿和冷、热冲击后粘接残存率分别在70%和90%以上。该高导热结构胶的性能满足了丝网印刷工艺和芯片封装用散热材料的基本性能要求。

对国产与进口两种220 kV电缆交联聚乙烯（XLPE）绝缘在90℃和135℃进行加速热老化试验，探究不同温度和不同时间的热老化条件对XLPE绝缘理化性能、力学性能和电气性能的影响规律，评估国产和进口XLPE绝缘的热老化寿命。结果表明：热老化引发的氧化反应导致XLPE试样中羰基峰的出现，老化温度越高，羰基峰越明显。老化后，XLPE试样的交联程度增加，破坏了结晶区的晶体结构，使结晶度下降，导致力学性能总体上出现了劣化。老化试样的分子链发生了断裂、降解，在电场作用下载流子运动加剧，致使交流电气强度下降。热老化寿命评估表明，国产XLPE绝缘料的热老化寿命大于进口XLPE绝缘料。综合对比各项性能表明，国产XLPE绝缘料与进口XLPE绝缘料水平相当。

针对三元乙丙橡胶（ethylene propylene diene monomer，EPDM）电缆在运行过程中常受到机械、电、热等多应力共同作用而出现绝缘性能劣化的问题，研究了电缆绝缘用EPDM在拉伸状态下的介电谱。首先设计拉伸力施加夹具，搭建多应力介电频谱测试系统，测量EPDM在拉伸力和热应力共同作用下的介电谱，重点分析拉伸比对EPDM介质损耗因数的影响，然后利用Cole-Cole模型得到介电谱特征参量及其随拉伸比变化的规律，利用傅里叶红外光谱从微观角度分析EPDM的化学基团变化，最后结合载流子视在迁移率总结EPDM拉伸后的性能变化机理。结果表明：拉伸比对EPDM的复介电常数和介质损耗因数均有明显影响，特别是频率较低时，介质损耗因数会随拉伸比的增加先减小后增大。基于Cole-Cole模型分析表明，EPDM的直流电导率、弛豫强度和弛豫峰值频率均随拉伸比的增加先减小后增大。结合傅里叶红外光谱可知，在拉伸比达到一定值后，EPDM分子链会断裂，从去极化电流中提取到的载流子迁移率也随着拉伸比的增加先减小后增大。

以提高盆式绝缘子三交区绝缘能力为出发点，从三交区构成、异物运动特性及典型放电现象分析了三交区结构设计缺陷导致异物聚集并诱发盆式绝缘子沿面闪络的原因。通过电场仿真，研究接地屏蔽电极、盆式绝缘子法兰处厚度及接地屏蔽电极与母线筒体法兰距离对低电位三交区电场强度的影响，给出高电位三交区电场随盆式绝缘子底部倾斜角度、三交区宽度的变化规律，提出接地屏蔽电极高压侧防止树脂贯通破坏厚度的计算方法及三交区电场校核判据。结果表明：合理的高、低电位三交区结构设计可有效抑制异物聚集诱发的盆式绝缘子沿面闪络。

本文在静止和流动油体状态下，对油纸在沿面放电劣化过程中的理化性能及电气性能进行了对比实验研究。利用红外光谱仪、微水测量仪分析油纸的放电产物及水分；利用黏度测试仪、X射线衍射仪、扫描电镜分析油纸的多层次微观结构；利用电气测量手段分析油纸的电导率、电气强度及局部放电等电气性能；对比分析油纸在静止与流动油体中的多类型放电劣化特征。结果表明：油体的流动减缓了油纸的沿面放电劣化，减缓了油纸电导率的上升幅度和电气强度的下降幅度，抑制了沿面放电的发生和发展；表面电导率决定了沿面放电发生的难易程度，其增长导致沿面放电次数统计分布逐渐呈现“波浪”的重复性特征；放电频次决定了油纸沿面放电劣化和破坏的程度，是评估油纸沿面放电劣化状态的高效特征量。

环氧树脂浸渍皱纹纸（ERICP）绝缘材料被广泛应用于电力设备绝缘，受潮是影响其绝缘状态的重要原因。本文将频域介电谱（FDS）技术用于材料绝缘状态的评估，首先制备不同含水量的ERICP样片并开展FDS测试；然后根据FDS频谱曲线，分析FDS特征参数随含水量的变化规律；最后引入介电模量谱和模量因子，提出ERICP绝缘状态评估方法。结果表明：含水量的变化影响FDS曲线整体变化规律；介电模量能够有效抑制直流电导的影响从而表征内部弛豫过程；ERICP样片的介电模量谱在低频范围内出现了明显的弛豫峰，弛豫峰的特征频率随含水量的增加而升高；介电模量虚部的积分面积可以作为表征ERICP绝缘的特征参量，模量因子与含水量的关系同指数函数具有0.997 5的拟合优度。

天然酯绝缘油作为一种高燃点、可降解的环保型液体电介质，被普遍认为是矿物油在电力变压器中的良好替代品。本文以改善天然酯-纸绝缘系统的电气性能和热老化性能为目标，利用硅烷偶联剂对纤维素绝缘纸进行表面改性，并对天然酯和传统矿物油分别浸渍普通绝缘纸和硅烷改性绝缘纸的油纸复合绝缘组合进行加速热老化试验，对比分析4种组合在热老化过程中油纸的老化特征参数。结果表明：经硅烷改性的绝缘纸在热老化过程中能保持较完整的纤维素三维网状结构，并可提升天然酯-纸系统的抗老化能力和电气性能。

为解决交联聚乙烯电缆（XLPE）水树密度的预测问题，提出了将老化电缆的宏观检测数据与微观水树形貌相结合的分析方法，同时提出了两种新的参数（碳氧指数、含水指数）来定量描述水树区域的能谱分析（EDS）结果和红外光谱（FTIR）结果的变化。首先通过对不同实验条件下的水树老化电缆进行极化/去极化电流法（PDC）检测，得到电缆的老化因子、直流电导率以及0.1 Hz介质损耗因数等一系列宏观参数，再将电缆切片进行微观观测，得到水树的微观参数，建立水树生长的模型计算电缆的水树密度，对PDC测试得到的电缆的宏观参数与微观水树密度进行相关性分析。结果表明：老化时间越长，碳氧指数和含水指数越大，且增大的速率越快。根据相关系数建立了一种新的预测XLPE电缆内部水树生长密度的数学模型，实现了电缆内部水树的微观结构与宏观测试参数的结合。

针对目前宁夏部分地区工业粉尘污染污秽浓度偏高的特点，考虑宁夏电网绝缘子表面不均匀粗糙度的实际情况，基于能量守恒原理得到高污秽覆盖下绝缘子表面污秽颗粒沉积模型，采用COMSOL仿真软件搭建多物理场耦合绝缘子自然积污仿真模型；以宁夏吴忠某工业园区附近110 kV交流输电线路瓷绝缘子为研究对象，模拟研究风速、粒径、污秽成分及电压类型对绝缘子表面自然积污特性的耦合影响。结果表明：交流场中污秽粘附率沿伞裙呈不规则“M”型分布且二氧化硅粘附率最高；在直流场中污秽粘附率沿伞裙呈“U”型分布且氧化铁粘附率最高；与均匀粗糙表面绝缘子积污仿真模型相比，本文所提模型可有效提高模拟结果的准确性，更真实地反映出高污秽工业粉尘环境下绝缘子串各伞裙的积污分布情况。

气体介质绝缘强度与分子微观参数的关联研究，有利于提高SF₆替代气体的研发效率。本文基于密度泛函理论，采用M06-2X泛函与def2系列基组，建立73种气体分子稳定结构，计算表征电子概率密度差的福井函数参数，分析其与绝缘强度的相关性，最终建立相应预测模型。结果表明：微观参数中亲电指数、局部简缩亲电指数最小值、局部简缩亲核指数最小值、分子体积、局部表面亲电指数极大值、局部表面亲核指数极小值与绝缘强度的相关性较强，预测模型在电子概率密度为0.000 05 a.u.时，可决系数达到最大值为0.812，均方误差为0.094。

运用分子模拟的方法，探究温度和直流电场对水分子在纳米SiO₂改性植物绝缘油中扩散特性的影响。结果表明：在强电场影响下，模型中的水分子被极化，从最初的无序排列迅速转变为沿着电场方向的有序排列。水分子被电场束缚导致自身的布朗运动强度变弱，使得水分子在植物绝缘油介质中的扩散能力减弱。同时电场增大了水分子与植物绝缘油分子之间的相互作用能，使两者之间结合得更加紧密，并使温度对相互作用能的影响减弱。此外，施加电场后模型的自由体积更小，径向分布图上波峰峰值更低。

为分析微米尺度下气隙的击穿放电特性，本文搭建了微米尺度放电实验平台，在电极间距为1～100 μm的范围内，研究气隙击穿特性随气压p和电极间距d的变化。当调节气压或电极间距，使得击穿电压到达最低点后，发现击穿电压曲线出现平台期，并且对于不同的外界条件，平台期的长度范围也有较大的区别。通过微米尺度电场的数值模拟，发现电极边缘的电场仍处于较高范围，在此范围内仍可达成自持放电，碰撞电离过程可以通过较长路径而非极板间的最短距离来达到电极间的击穿，使得击穿电压维持在最低点，从而形成平台期；而当电极间距小于10 μm时，离子增强场致发射机制参与击穿，击穿电压最低点由平台期继续下移。阴极离子数密度不仅对电极间距敏感，同时还受到外界气压的影响，产生的离子增强场会增强场致发射的强度，进一步降低击穿电压。综合分析气压和电极间距，传统Paschen定律在微米尺度范围不再适用，击穿电压不再由电极间距d和所处气压p的乘积决定。

油中溶解气体监测法是一种重要的变压器故障诊断与运行状态评估方法。本文提出了一种基于单气室真空脱气的变压器油中气体光谱分析法，介绍了基于此方法的变压器油中溶解气体监测装置的原理与结构。由于每次检测时气室内的温度和压强不同，需要进行温度压强补偿实验，实验验证了温度压强补偿方法的有效性。最后利用设计的装置对混合气体进行了定量分析实验。结果表明：本文设计的基于单气室真空脱气的油中气体光谱分析法具有良好的效果，验证了设计方案的可行性。与常见的红外光谱法监测气体含量的方案相比，本方案不需要氮气作为背景气体，降低了运行成本，提高了装置的自动化程度。