热塑性聚丙烯材料具有优异的电气性能和热性能，且生产过程无需交联和脱气，能耗低、可回收，与交联聚乙烯相比具有良好的环境友好性，是生产电力电缆的最佳材料之一。本文以聚丙烯材料为讨论对象，介绍了聚丙烯材料的基本结构和物理性质及其与电气性能的关系；着重论述了共聚改性、共混改性、化学改性和纳米颗粒改性等手段对聚丙烯材料结构、力学、热学和电气性能的影响；并对国内外聚丙烯电缆的研究进展和应用情况进行了综述；最后从聚丙烯材料的生产制备技术、结构与性能的关系以及改性手段等方面，对聚丙烯材料的未来发展进行了展望。

聚合物薄膜电容器因其超高的充放电效率而被广泛应用于许多领域，如高脉冲功率技术、航空航天技术和新能源汽车等。储能应用的聚合物电介质往往需要较高的能量密度和储能效率，目前薄膜电容器中商业化应用最为广泛的双轴拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜已不能满足日益增长的电能储存需求。在众多的聚合物电介质材料中，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）因其高击穿强度、低介质损耗和易加工等优点而受到广泛关注。本文综述了PMMA本征型和复合型电介质材料在储能领域的研究进展，重点对通过化学改性和物理改性提升聚合物储能电介质材料的能量密度和储能效率的方法进行了归纳整理，最后对电介质材料未来的发展方向进行了展望。

以可熔性聚四氟乙烯（PFA）为基体树脂，首先用聚合物和无机填料对树脂进行共混改性和填充改性，配置悬浮液；然后将悬浮液依次经过涂布和烧结，制备氟树脂基膜；最后将氟树脂基膜与铜箔一起压合制备柔性覆铜板（FCCL）。结果表明：制备得到的FCCL介电损耗为0.001 5（10 GHz），抗张强度为38 MPa，吸水率为0.05%，耐锡焊性测试中（300℃，10 s，3次）无分层、氧化、起泡现象，剥离强度大于1.0 kgf/cm，具有较佳的综合性能。

本文对环保型ELAN 3232-300 HV1环氧浸渍树脂的常规性能、黏温特性、储存稳定性和耐热性能进行了检测与研究。制备了模拟高压电机绝缘结构的线棒和线圈试样，对线棒和线圈试样进行了电气性能检测，并对H级绝缘结构进行了热评定试验。结果表明：环保型ELAN 3232-300 HV1环氧浸渍树脂的固化挥发份低、贮存稳定性好，热重点斜法温度指数为211，耐温等级为H级；浸漆后的线棒和线圈试样具有优异的电气绝缘性能和耐热老化性能，H级绝缘结构的温度指数为182。该环保型ELAN 3232-300 HV1环氧浸渍树脂适用于F级、H级高压电机绝缘结构的VPI绝缘处理。

城中村配电网中服役的配电变压器长期处于重过载运行状态，接近甚至超过其设计寿命的台数正不断增加，通过更换天然酯绝缘油来延长其服役时间是一种可行方法。本文测试并分析了经历不同时长加速热老化后的矿物绝缘油浸纸继续在天然酯中热老化的纤维素热解特性。然后通过油浸纸纤维素的热解动力学模型，对油浸纸更换天然酯后的残余寿命进行了预测。结果表明：油浸纸中残留的矿物绝缘油对更换天然酯后纤维素热解过程的影响可以忽略，绝缘纸的含水量是其热解反应的重要影响因素，更换天然酯能显著降低绝缘纸中的含水量，进而显著延缓绝缘纸纤维素的热老化速率。

环氧复合材料在高温高场等复杂的工况下易积聚空间电荷，造成局部场强畸变，严重时将引发局部放电乃至绝缘击穿。通过纳米MgO颗粒与环氧树脂（EP）混合制备不同掺杂率的纳米MgO/EP复合电介质，采用差示扫描量热分析（DSC）测试环氧复合电介质的玻璃化转变温度；采用热刺激去极化电流法（TSDC）拟合计算环氧复合电介质的陷阱特性；采用电声脉冲法（PEA）测试环氧复合电介质的空间电荷特性。结果表明：纳米MgO颗粒的添加可以提高环氧树脂的玻璃化转变温度，抑制环氧树脂内空间电荷积聚。随着纳米MgO掺杂率的增加，纳米MgO/EP复合电介质的玻璃化转变温度先上升后下降，深陷阱能级和密度均先增大后减小；空间电荷密度先下降后上升，电场畸变的变化趋势与空间电荷的变化趋势相似。当纳米MgO掺杂率为3%时，纳米MgO/EP复合电介质的玻璃化温度达到最大值，抑制空间电荷积聚和场强畸变的能力最好。

抽水蓄能发电机组长期运行过程中的热效应会对定子线棒主绝缘性能造成不利影响。本文以18 kV抽水蓄能机组发电机VPI定子线棒为研究目标，制备试样并设计热老化方案，通过介电性能测试、电导测试及击穿特性测试，探究定子绝缘在不同热老化温度、不同热老化周期下的电学性能变化规律。结果表明：定子线棒弯曲段试样出现了较为明显且完整的损耗峰，在热老化过程中，绝缘材料的介电常数频谱整体随着老化周期的增加呈现增大趋势，其中弯曲段试样的介电常数随频率升高出现阶梯性下降趋势。随着老化的进行，试样的电导率逐渐上升，吸收比与极化指数均呈下降趋势，直线段试样和弯曲段试样的击穿强度均不断降低，其中弯曲段试样的击穿强度下降更为明显。

针对等温松弛电流法在配电电缆绝缘状态评估中的问题及难题，本文采用国产未老化的10 kV配电电缆新样作为检测对象，通过检测140℃下加速热老化288 h过程中电缆段的等温松弛电流和绝缘切片的高场电导，分析了热老化过程中表征绝缘状态的电流松弛分量、老化因子（A）和阈值电场（E_t）变化趋势及范围。结果表明：等温松弛电流中存在3个明显的极化松弛峰，时间常数τ₁、τ₂和τ₃分别在7～12 s、31～39 s和210～536 s范围；热老化过程中等温松弛电流峰2和峰3对应的材料陷阱改变较大，其中峰3的改变最为明显；基于等温松弛电流的老化因子A在1.72～3.17范围，随老化时间的增加老化因子A先降后升，而对应的电导阈值电场E_t呈先升后降的趋势，这表明阈值电场（E_t）和老化因子（A）存在明显的关联，均是绝缘材料内部分子结构的宏观外在表象；国产电缆未老化时的老化因子A为1.91，已近德国标准DIN VDE 0276的“老年”状态，而热老化48 h时的老化因子（A）降至1.72，达到德国标准的“较好”状态，表明国产电缆老化因子A的偏高可能与电缆交联副产物量的残留相关，应完善国产电缆生产中的脱气工艺。

EVA树脂绝缘毯在配网带电作业中得到了广泛应用，其在高温高负荷条件下常出现热熔、机械损伤而导致绝缘失效。为了分析高温对EVA绝缘毯力学性能的影响，在不同温度下对EVA绝缘毯进行拉伸测试、差示扫描量热分析（DSC）、X射线衍射分析（XRD）及动态热机械分析（DMA），采用断裂伸长率、拉断力及储能模量等参数表征高温下EVA绝缘毯的力学性能与聚集态结构的变化。结果表明：随着温度的升高，EVA绝缘毯结构中的晶体类型不变，结晶度呈现上升趋势，主结晶区晶粒尺寸先减小后增大，相应的晶粒间距逐渐增大，致使EVA树脂绝缘毯的断裂伸长率呈现先增大后减小趋势，但其拉断力呈现下降趋势；在高温作用下，EVA绝缘毯的储能模量呈现下降趋势，表明EVA树脂绝缘毯在高温下回弹性能较差、刚性较弱，40℃是EVA树脂绝缘毯适宜的运行温度。

局部放电（partial discharge，PD）光测法具有抗干扰能力强、灵敏度高等特点，是电气设备绝缘状态检测的重要和有效方法之一，其信号检出能力与荧光光纤传感器的布置方式息息相关。本文搭建了荧光光纤PD检测实验平台，研究了直线布置和阿基米德布置两种情况下传感器与绝缘缺陷相对距离的变化对PD检测效果的影响，并与常用的特高频法进行了对比。结果表明：阿基米德布置比直线布置具有更高的灵敏度；当荧光光纤与PD缺陷的距离小于45 cm时，这两种布置方式下光测法的灵敏度都高于特高频法。对于直线布置，水平距离增加比垂直距离增加对PD检测的不利影响更大。对于阿基米德布置，荧光光纤横向偏移对检测PD的影响大于水平距离。最后，根据两种布置方式的特点和开关柜容易出现PD的位置，给出了荧光光纤在开关柜布置的建议。

脉冲电压下绝缘更易发生早期失效，严重威胁电力电子器件及装备运行的稳定性。为探究脉冲电压下绝缘失效的微观机理，本文探究了聚酰亚胺中空间电荷密度对脉冲边沿时刻电荷激发分子振动的影响，并从频域的角度阐述了脉冲电压边沿时刻分子振动机理。结果表明：在直流电压的作用下聚酰亚胺试样内部积聚大量异极性空间电荷，导致分子振动波形极性发生反转；在脉冲电压上升沿频谱中，5×10⁶～1×10⁷ Hz频段的电压分量对分子振动起主要作用。电荷激发分子振动会使得绝缘缺陷扩大，并最终导致绝缘失效。

外界压力是影响高压电缆缓冲层烧蚀故障发展的重要因素。实际电缆的敷设条件以及缆芯重力会造成缓冲层受力不均匀，然而该不均匀性对缓冲层烧蚀故障发展过程的影响目前尚不明确。本文搭建了缓冲层不均匀烧蚀模拟实验平台，分别研究了干燥与潮湿条件下局部受力不均对缓冲层烧蚀发展过程的影响。然后结合缓冲层的局部体积电导率变化、微观形貌特征以及烧蚀产物成分，分析了受力不均匀性对烧蚀故障发展过程的影响机理。结果表明：在干燥条件下，缓冲层的电流密度随烧蚀时间逐渐衰减，受力集中部位的电流密度衰减速率更快；而在潮湿条件下，缓冲层的电流密度在烧蚀初期先急剧增加，随后迅速下降，呈现出电流密度尖峰特征，受力集中部位的电流密度尖峰的峰值更大，且尖峰内电流密度的变化速率更快。分析认为，局部受力集中会增大缓冲层半导电纤维之间的有效接触面积，导致电流密度上升，加剧烧蚀过程。

为了研究悬浮沙尘天气下，瓷绝缘子沿面电位和电场的变化规律，基于有限元法的静电场模型，搭建了xp-70陶瓷悬式绝缘子的仿真模型，在有限元软件计算的基础上，归纳了瓷绝缘子在各种悬浮沙尘环境下的电位与电场分布规律。研究结果表明：空气中的电中性沙粒可引起瓷绝缘子沿面电位与电场的小幅度畸变；当绝缘子周围沙尘全部带上正电荷时，其沿面电位会增大，其沿面电场在高压端附近会减小，在低压端附近会增大；当绝缘子周围沙尘全部带上负电荷时，其沿面电位整体会减小，其沿面电场在绝缘子串高压侧附近会增大，在低压侧附近会减小，并且其畸变幅度与沙尘粒径、浓度、荷质比的绝对值成正比；当绝缘子处于一半带电、一半电中性的混合沙尘环境时，其沿面电位与电场会发生畸变，其畸变幅度小于沙尘全部带电时的畸变幅度，而大于沙尘中带电沙尘单独对绝缘子的畸变幅度；当绝缘子处于“正负”沙尘环境下时，其沿面电位与电场的畸变幅度类似于电中性的沙尘环境的畸变幅度。

复合绝缘横担由于其绝缘性能好、质量轻、节约输电走廊等优点应用前景广泛，然而目前针对复合绝缘横担尤其是500 kV及以上电压等级的生产设计、试验验收、施工运维、标准规范等研究国内外尚属空白。高压复合绝缘横担在运行过程中的电场分布特性是复合绝缘横担设计、验收过程中必须解决的问题，针对此，本文建立了500 kV复合绝缘横担电场分布及电位计算模型，利用COMSOL有限元分析软件对500 kV复合绝缘横担及其相连接部分杆塔进行仿真分析。此外，为了确保后续老化、绝缘实验的便捷性及可操作性，建立了500 kV复合绝缘横担缩比模型，并确定缩比模型的试验电压。结果表明：复合绝缘横担表面最大场强出现在横担高压端，电场强度为3.82×10⁵ V/m，斜拉绝缘子表面最大电场强度为支柱横担的86.38%，最大电场强度为3.3×10⁵ V/m。确定了当缩比模型按照原尺寸的1∶5进行缩放时，使得缩比模型的表面最大场强达到预期电场强度的试验电压为60 kV，为复合绝缘横担的室内初期试验提供了理论依据。

红外温升检测是筛查故障复合绝缘子的有效手段，但导致复合绝缘子异常发热的原因多种多样，并不是所有原因都会演变为恶性故障，因此区分不同原因引起的异常发热对电网安全稳定经济运行尤为重要。本文对两支存在不同发热特征的220 kV退运复合绝缘子进行扫描电镜、傅里叶红外光谱等理化特性研究，同时对其介电性能进行分析。结果表明：造成不同异常温升现象的原因不同，其中发热部位集中在高压端端部、温升值低于5℃的复合绝缘子，其发热处芯棒的环氧树脂无明显降解现象，介电常数和介质损耗因数也无明显增加，而其护套出现孔洞和较浅的微裂纹，介电常数和介质损耗因数随湿度的增加而增加；发热部位延伸至多片伞裙、温升值达到40℃的复合绝缘子，其芯棒的环氧树脂有明显降解现象，介电常数和介质损耗因数分别为正常部位的3.67倍和79.4倍。

通过对宁夏地区鸟害事故和引流线故障的统计，分析了鸟粪引起引流线故障的原因。采用金属导体模拟鸟粪，在工频条件下研究了不同结构参数对绝缘引流线闪络特性的影响，并结合仿真分析，获取了绝缘引流线绝缘层厚度、导体直径、端部形状等参数对绝缘引流线闪络特性的影响规律。结果表明：相较于导体直径，绝缘层厚度对绝缘引流线闪络特性的影响更大，且在一定范围内，绝缘层厚度越大，闪络电压越大；绝缘引流线沿面闪络电压与沿面距离的增加并非一直呈正相关关系，而是在一定范围内，随沿面距离d的增加而升高，之后趋于平稳而接近于某峰值；加装终端头可增加绝缘引流线的沿面爬电距离，能有效提高绝缘引流线的闪络电压，而且还能有效阻碍沿面电弧的发展，对于绝缘引流线沿面闪络现象发生具有明显的改善作用。

新能源汽车驱动电机所用的漆包扁线需要测试局部放电起始电压（PDIV），但现有的IEC标准和国家标准对PDIV测试条件没有明确规定，国内电机厂商对漆包线的PDIV性能评估要求各不相同。为了获得漆包线准确的PDIV性能数据，本文详细分析了局部放电测试仪的测试原理，并分析了聚酰胺酰亚胺（AI）漆包扁线和聚酰亚胺（PI）漆包扁线在不同升压速率、判定阈值、样线贴合长度条件下测试方法对PDIV结果的影响。结果表明：以10 V/s、10 pC作为测试条件，样线贴合长度超过90 mm时，得到的PDIV值最接近其理论值。若采用高于该条件的升压速率、判定阈值进行测试，所得PDIV结果会显著偏高，结果稳定性也会下降。