本文综述了近年来国内外环氧固化用活性酯的研究进展，重点关注不同活性酯的结构，通过按原料来源及酯键位置对活性酯进行分类，探讨不同结构活性酯在环氧树脂固化剂中的特点与差异，最后展望了环氧固化用活性酯的发展趋势和应用前景。

环氧树脂及其复合材料因具有优异的热力学性能和电气绝缘性能而在电工装备中承担着主要的绝缘功能。随着电工装备逐渐向高压、大功率发展以及电压等级的不断上升，对电工装备内环氧绝缘材料的性能要求日益提高。本文聚焦于高压电工装备用环氧树脂绝缘材料，从绝缘体系的配方组成、固化工艺和性能改进三方面综述当前的研究和应用进展，旨在建立起环氧绝缘体系组成、结构与其宏观性能的关系，并对未来国产环氧树脂绝缘料的开发方向提出建议与展望，以期为高压绝缘用环氧树脂材料的国产化发展助力。

随着现代电气设备的飞速发展，对具有较高电气强度和力学性能的纳米复合薄膜提出了更高的要求。为此，本文采用3-氨丙基三羟基硅烷修饰氮化硼纳米片（BNN）得到改性BNN（aBNN），然后与芳纶纳米纤维（ANF）混合，通过高温热压法制备了致密的ANF/aBNN纳米复合薄膜，并对其热稳定性、力学性能和电绝缘性能进行了表征。结果表明：随着aBNN含量的增加，纳米复合膜的热失重率明显减小。当aBNN质量分数为10%时，ANF/10%aBNN纳米复合薄膜的抗拉强度、断裂伸长率和韧性均达到最大，分别为235 MPa、14.0%和32.4 MPa·m^1/2，比ANF/10%BNN分别提高了25%、9.4%和75.1%；电气强度高达154 kV/mm，比纯ANF和ANF/10%BNN分别提高了约15%和11.6%；体积电阻率（测试温度为60℃）达到最大值7.94×10¹⁷ Ω·cm，比纯ANF和ANF/10%BNN分别提高了893%和694%。

为研究聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE）对绝缘拉杆用环氧材料力学及热学性能的影响规律及机理，通过分子动力学模拟计算并分析了PEGDGE质量分数分别为0、5%、10%、15%、20%（占环氧树脂质量的百分比）时环氧树脂交联体系的宏观性能及微观结构参数，归纳了PEGDGE含量对绝缘拉杆用环氧材料力学及热学性能的影响规律，并从体系结构的角度阐明了影响机理，最后通过实验对计算结果进行了验证。结果表明：PEGDGE的引入使得环氧树脂的玻璃化转变温度降低，拉伸强度、弯曲强度和浇注料黏度减小，冲击强度增大，当PEGDGE质量分数为5%时材料具有最佳的综合性能；具有高柔顺性的PEGDGE分子增大了环氧树脂体系的自由体积占比、均方位移以及体积模量与剪切模量的比值（K/G），使得分子链段的运动能力增强，导致环氧树脂材料的韧性增大、刚性减小。

为解决高温高湿环境中开关柜绝缘器件表面易产生凝露导致绝缘性能显著下降的问题，本文通过添加不同质量分数的纳米氧化铝对E51型环氧树脂进行改性，并测试改性后样品的电气性能。结果表明：改性后的环氧树脂电阻率和介质损耗因数略微下降，在不同温差条件下形成的凝露环境中，纳米氧化铝质量分数为1%、3%、5%的改性环氧树脂清洁样品的闪络电压较未改性样品分别提升了56.7%、84.5%、66.7%，染污样品的闪络电压分别提升了10.8%、17.3%、14.9%，泄漏电流有效值较未改性样品分别降低了40.3%、46.6%、45.8%。综上，含3%纳米氧化铝的改性环氧树脂样品电气性能提升明显。

本文以环氧树脂为基体，将其与短切玻璃纤维、硫酸钙晶须混合制备环氧树脂团状模塑料（EP-BMC），经过模压固化成型，研究玻纤填料比对EP-BMC材料耐磨性、力学性能、尺寸稳定性的影响。结果表明：随着玻纤填料比增加，EP-BMC材料热老化后的耐磨性能、线膨胀系数持续减小，拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势。当玻纤与填料质量比为30∶40时，EP-BMC材料的综合性能最优，热老化后体积磨损为1.00 mm³，拉伸强度和弯曲强度分别为56 MPa和145 MPa，线膨胀系数为24.94 μm·m^-1·℃^-1，体积电阻达到2.0×10¹³ Ω。

绝缘材料因本身性质、积污、雨雪等因素易发生沿面闪络的问题，本文应用“聚合物+纳米填料”的方法，以聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性体为基体，SiO₂纳米颗粒和多壁碳纳米管（MWCNTs）为填料，利用喷涂法制备了一种多功能纳米复合涂层（SiO₂/MWCNTs/PDMS），并对纳米复合涂层的陷阱分布、直流沿面闪络电压及疏水性进行测试与分析。结果表明：复合涂层具有较高的表面粗糙度，对沿面放电的发展有阻碍作用，复合涂层的表面闪络电压由17.7 kV提升至24.3 kV，提升了37.3%；复合涂层的水接触角随SiO₂和MWCNTs含量的增大变化不明显，水接触角最大达到150.5°，且复合涂层具有较好的自清洁能力。研究结果可为今后复合绝缘涂层材料的工程应用提供参考。

由于电缆接头在直流运行下的电场分布受绝缘材料电导率影响，而电导率受温度与电场的影响并呈现非线性特性，故接头内电场分布变得异常复杂。为选择或确定适合工程应用的接头绝缘材料，改善接头内的电场分布，本文针对10 kV电压等级XLPE绝缘直流电缆预制接头结构构建仿真模型，通过改变硅橡胶的电导非线性特征参数，探究接头运行在满载运行状态下硅橡胶的电导活化能及电导场强依赖特性对接头内电场分布的影响。结果表明：高负载情况下，接头绝缘交界面处的直流稳态场强受绝缘材料电导活化能及电导场强依赖特性的影响，其中电导活化能的影响更大。从经济性角度考虑，硅橡胶与XLPE绝缘材料的电导活化能与电导场强依赖系数之比分别为应不高于0.94和不低于0.50。

为探究丁腈橡胶制品的耐高温、耐变压器油和耐热压缩等耐老化性能，本文在90、120、135℃高温条件下开展丁腈橡胶（NBR）在热空气、热油、热空气压缩和热油压缩中的加速老化试验，研究了老化温度、老化时间和老化环境对NBR力学性能的影响，并以压缩永久变形作为评价指标预测NBR的实际使用寿命。结果表明：老化温度越高，NBR老化速率越快。NBR在老化过程中邵氏硬度和压缩永久变形随着老化时间增加而增大，断裂伸长率随着老化时间增加而减小。25^#变压器油可以减缓NBR的邵氏硬度和压缩永久变形性能下降，对断裂伸长率下降的影响为先减缓后加速。基于Arrhenius定律预测NBR在热油压缩环境下使用温度为40、50、60、70、80℃时的服役寿命分别为3.726、1.877、0.985、0.542、0.303年。

为研究充油高压电缆内部铜和绝缘纸对烷基苯绝缘油性能的影响，将烷基苯绝缘油置于4种不同环境中，在120℃的条件下进行50天热老化实验，测定老化过程中油样酸值、介质损耗因数、界面张力、水含量等老化特征参量，并采用回归分析法研究4个指标之间的关联性。结果表明：随老化时间增加，油样老化程度加剧，其中铜加快了烷基苯绝缘油的老化，绝缘纸对烷基苯绝缘油的老化无明显作用；绝缘油的介质损耗因数与其酸值、水含量呈正相关性，与界面张力呈负相关，且均呈指数函数关系，其回归拟合方程为y=A₁·exp(±x/t₁)+y₀，拟合优度大于0.94；多元线性回归结果中介质损耗因数与酸值、界面张力、水含量存在共同制约关系。

为了减少开关设备中温室气体SF₆的使用，本文设计了一种采用“真空开断+洁净空气”绝缘方案的126 kV环保型GIS并重点研究其隔离接地开关的绝缘性能。首先基于SF₆母线绝缘验证试验研究了不同工作气压条件下洁净空气绝缘介质的击穿特性，依据该特性确定了洁净空气绝缘介质的许用设计场强值；再利用许用场强值及设备尺寸确定了环保型GIS的工作压力（0.65 MPa）；最后以0.65 MPa下的洁净空气许用设计场强要求为约束条件，构建仿真模型研究隔离接地组合开关的结构设计对其内部电场分布特性的影响。结果表明：隔离触头边缘倒角位置和盆式绝缘子空气、导体、环氧材料三相交界处均为绝缘薄弱环节；结合GIS样机的验证试验，本文设计的环保型GIS隔离接地开关的绝缘性能符合设计要求，洁净空气绝缘介质的许用场强确定方法具有合理性和裕度。

针对退役变压器绝缘油的精制及再生问题，本文通过催化加氢法对退役变压器油进行脱色处理，在此基础上采用聚乙二醇改性壳聚糖吸附工艺去除腐蚀性硫和重金属铜离子，实现退役变压器油的再生。结果表明：当催化加氢温度为220℃、反应压力为4 MPa、氢油体积比为300∶1时，可使退役变压器油达到脱色目的；利用自制的改性壳聚糖-聚乙二醇的复合吸附材料（CS-PEG）可快速脱除油样中的腐蚀性硫和金属铜离子。利用本工艺处理退役变压器油，可使油品透明，酸值降至0.003 mg(KOH)/g，击穿电压值可达45 kV，介质损耗因数降至0.001以下，该工艺具有良好的应用潜力。

风机塔底箱式变电站的开关柜内绝缘子表面常会凝露并引发局部放电，严重威胁设备运行安全。为进一步了解凝露后环氧树脂表面的电场分布和放电过程，本文以人工喷雾凝露的方式模拟自然凝露过程，仿真分析了电场不均匀系数变化时凝露对绝缘表面电场分布的影响，测量了不同凝露附着量下环氧树脂表面的局部放电谱图，并进一步讨论了绝缘表面放电的变化规律。结果表明：人工喷雾凝露可以较好地定量模拟自然凝露下绝缘表面的凝露附着量；不同位置的凝露均会引起局部电场畸变，导致放电路径上的表面电荷聚集和增加，提高了局部放电发生的可能性；表面电场不均匀系数越大，局部放电的起始电压越低，越容易引发局部放电；绝缘表面凝露附着量的增加对局部放电现象有促进的作用，凝露越多，表面电场畸变程度和水珠融合概率越大，起始放电电压就越低，表面放电次数和放电幅值越高。

皱纹铝护套结构高压电缆近年来频繁出现缓冲层烧蚀故障，但缺少有效的研判电缆缓冲层烧蚀严重程度的方法。为探究缓冲层在烧蚀过程中气体产物浓度的演变规律，用于诊断烧蚀缺陷严重程度，本文搭建了缓冲层烧蚀模拟实验平台，研究了不同含水率下缓冲层的烧蚀特征气体浓度随烧蚀时间的演变规律，并采用负指数函数n=-Aexp(-t/τ)+n₀对烧蚀特征气体浓度随烧蚀时间的变化规律进行定量分析。结果表明：C₂H₄、C₂H₆和H₂的浓度均随烧蚀时间增加呈负指数关系增长；C₂H₄与C₂H₆浓度随含水率升高略有减小，而H₂浓度则随含水率的升高而增大；C₂H₄与C₂H₆的生成速率系数A/τ可反映缓冲层是否受潮，H₂的A/τ随缓冲层含水率的升高逐渐增大，有望作为判断缓冲层受潮程度的依据之一。

聚氨酯发泡胶具有良好的膨胀填充特性、电绝缘性及防水性。为实现将其用于电缆接头保护壳内层的填充，本文首先测试了不同发泡倍率下聚氨酯发泡胶的热、电、力学性能，然后建立了电缆接头的二维轴对称模型，并仿真分析不同填充胶情况下电缆接头的稳态温度场分布，最后搭建了110 kV中间接头的实物模型，对不同填充胶的电缆接头进行了热循环试验。结果表明：聚氨酯发泡胶各项性能测试结果良好，发泡倍率越大，发泡胶的导热性能、绝缘性能和力学性能越差，其中发泡倍率为3倍的发泡胶综合性能最优；不同填充胶接头内部各结构温度的仿真值与实测值的误差绝对值基本不超过10%，验证了仿真模型的有效性；填充发泡胶与填充传统防水胶的接头稳态温度场分布接近。

天然酯绝缘油具有闪点高、燃点高、可生物降解等优点，逐步在高电压等级的电力变压器中推广应用。为了对高电压、大容量天然酯变压器的绝缘结构设计提供基础数据支撑，本文以矿物油为参比，选取天然酯绝缘油作为试验对象，分析其在雷电冲击电压作用下的击穿特性和产气规律。结果表明：天然酯匝间绝缘雷电冲击击穿电压均在200 kV以上，随着匝间绝缘厚度和绝缘间隙距离的增大呈现上升趋势，且略小于相同条件下矿物油的击穿电压；油中溶解的H₂和C₂H₂是雷电冲击电压作用下的主要特征气体，其相对百分含量随绝缘间隙的增大而增大；采用Duval五边形法对油中溶解气体进行故障诊断，故障点的放电基本被诊断为高能放电，与雷电冲击所释放的能量一致。

电缆接头作为高压直流电缆的关键附件，其绝缘性能决定高压直流输电系统的稳定性。为验证仿真模型计算电缆接头电场分布中的电荷输运模型有效性，本文通过阻挡实验计算注入载流子迁移率和电离电荷电导率，提出了同时考虑注入电荷和电离电荷作用的电荷输运模型，并简化了输运模型中的待定参数。然后利用仿真模型对XLPE-EPDM双层结构的电场分布进行模拟和计算，并与实验结果进行对比。结果表明：XLPE-EPDM双层结构的界面电荷极性随着场强的增加发生反转，仿真模型计算的模拟结果与实验结果具有较好的一致性，证明了仿真模型的有效性。