填充六氟化硫（SF₆）的电气设备内部存在绝缘缺陷时可能发生过热或放电，迫使SF₆分解产生一些特定的气体副产物。通过检测这些副产物的种类和浓度，可以判断电气设备中是否存在绝缘缺陷以及缺陷的类型和严重程度。气体传感器作为气体检测的重要工具，在绝缘缺陷的气体检测法中受到了越来越多的关注。本文重点回顾了使用气体传感器检测SF₆分解产物的方法，介绍了SF₆解离过程和特征气体的生成路径，详细阐述了用于SF₆分解特征气体检测的传感器气敏原理和优缺点；重点讨论了利用特征气体信息诊断绝缘缺陷的算法，并展望了通过传感器检测气体分解组分方法诊断绝缘缺陷的发展方向。

干式电抗器由于其参数稳定、损耗小的优点得到广泛应用。但随着干式电抗器的广泛应用，相关事故也随之频繁出现，其中最为常见的是匝间故障。本文首先简要总结了干式电抗器匝间故障产生的原因和机理，随后从不同的角度综述了近年来国内外干式电抗器匝间绝缘状态监测的研究现状，最后基于研究中存在的不足，对干式电抗器匝间绝缘状态监测技术的发展趋势进行了展望。

采用液相法制备了乙酸、己酸和油酸修饰的TiO₂纳米粒子及其改性变压器油，利用透射电子显微镜（TEM）和傅里叶红外光谱仪（FTIR）测试表征了纳米粒子的形貌和表面修饰状态，通过测试变压器油改性前后的正冲击击穿电压和流注发展形态，研究了纳米粒子表面修饰对变压器油击穿性能的影响规律。结果表明：表面修饰纳米粒子极大地提高了变压器油的正冲击击穿电压，并显著延长了击穿时间。其中，乙酸修饰纳米粒子的改性效果最佳，将冲击击穿电压从纯油的84.73 kV提高到116.42 kV，提高了37.4%，击穿时间延长至纯油的1.68倍。纳米粒子表面修饰增大了油中浅陷阱的密度，改变了油中流注的发展形态，显著抑制了流注的发展速度，从而提高了变压器油的冲击击穿性能。

本研究以4,4ʹ-二氨基苯酰替苯胺（DABA）和4,4ʹ-二氨基-2,2ʹ-二甲基联苯（m-TB）与均苯四甲酸二酐（PMDA）和4,4,-氧双邻苯二甲酸酐（ODPA）为原料，成功合成了有机发光二极管（OLED）柔性基板用聚酰亚胺（PI）薄膜。结果表明：当二胺与二酐摩尔比为0.990、加料时间为120 min、反应温度为0～30℃、搅拌速度为200～250 r/min、反应时间为240 min时，聚酰胺酸合成过程凝胶量少，黏度满足工业化合成要求。经400℃热亚胺化后，所得PI薄膜的玻璃化转变温度为450℃，1%热失重温度为554℃，热膨胀系数为4.1×10^-6 K^-1，拉伸强度为326.9 MPa，拉伸模量为9 572.8 MPa，电气强度为623 kV/mm，介电常数为3.251，这些参数指标满足OLED柔性基板的工业应用要求。

采用电子束熔融辐照的方法对EVA材料进行辐照改性，研究不同辐照剂量对EVA样品凝胶含量、力学性能、体积电阻率、介电性能、击穿特性和分子结构的影响。结果表明：EVA样品的凝胶含量随着辐照剂量的增加先升高后降低，在辐照剂量为100 kGy时，凝胶含量达到了95.7%；辐照会降低EVA样品的断裂伸长率，而拉伸强度随着辐照剂量的增加先升高后降低；辐照后EVA样品的绝缘性能均有不同程度的提高，随着辐照剂量的增加，体积电阻率先增大后减小，介电常数先减小后增大，电气强度先增大后减小。

为了研究压制成型法和挤出成型法对纳米复合材料介电性能的影响，分别采用两种成型方式制备了交联聚乙烯/有机化蒙脱土（XLPE/OMMT）纳米复合材料。探讨了不同复合材料中有机化蒙脱土的层间距变化对复合材料电阻-温度特性、介电常数和介质损耗以及电气强度的影响。结果表明：成型加工过程中的力场作用会影响OMMT的插层分散效果；挤出成型过程中的拉伸应力使试样中OMMT片层沿拉伸方向进行取向，形成了规整排列单元，载流子的迁移运动受到阻碍，从而改善了试样的电阻-温度特性；聚合物分子链段的运动受限于取向的片层间，使试样中偶极子的极化率降低，使得介电常数和介质损耗因数减小；同时，OMMT的有效插层与聚合物形成的杂化结构使电子产生漫反射现象，延长了电子运动路径，提高了挤出成型试样的电气强度。

无机填料的形貌及粒径是影响环氧树脂（EP）复合材料沿面耐压性能的关键因素。本研究采用ZnO纳米纤维和不同粒径的颗粒状ZnO掺杂改性环氧树脂制备EP复合材料，并对复合材料进行了直流沿面闪络性能与电荷消散速率测试。结果表明：ZnO填料掺杂能有效提升EP复合材料的闪络电压，其中纤维状ZnO填料的提升效果要明显优于颗粒状ZnO填料，颗粒状ZnO/EP复合材料的闪络电压随填料粒径的减小呈现上升趋势。当ZnO纳米纤维的质量分数为15%时，EP复合材料的闪络电压相比纯EP提高了27.1%。构建了有限元仿真模型，计算结果表明纤维状ZnO使得EP内部电场非均匀系数提升，提高了复合材料的电流密度。

为解决绝缘子表面藻类附着的问题，本研究制备了一种适用于电力设备外绝缘的自修复抗藻涂料，并对涂料的热力学性能、力学性能、抗藻性能、自修复性能、电气性能等方面进行了测试。结果表明：频率为50 Hz时，质量分数为0.5%自修复抗藻涂料的抗藻性能、力学性能、介电性能和电气性能最优。同时，该涂料能自我修复微裂纹，降低矿物盐、苔藓孢子等的附着，抑制苔藓的生长。

为了揭示热处理对环氧树脂介电松弛的影响，本文制备了环氧树脂试样，对其进行210℃/48 h的热处理，并研究热处理前后环氧树脂化学结构、玻璃化转变温度、热分解参数、体积电阻率与介电松弛的变化。结果表明：热处理并未改变环氧树脂的化学结构与热分解温度，但使其玻璃化转变温度由134℃下降至108℃。同时，热处理后试样的介电常数变大，其中高频（10⁶ Hz）介电常数增幅较小，而低频（10^-1 Hz）介电常数增幅明显。

基于频域介电响应（FDS）对变压器油纸绝缘状态进行检测时，油纸绝缘频域介电响应的非线性变化会影响绝缘评估的准确性，因此亟须开展不同老化程度油纸绝缘材料FDS非线性变化规律的研究。在实验室环境下制备了多组不同老化程度的油纸绝缘模型，并在不同温度下对油纸绝缘非线性FDS进行测试。结果表明：测试激励幅值越大，FDS曲线在低频段降低越明显，且随着测试温度的升高及老化程度的增加，介质损耗因数曲线出现非线变化的特征频段向高频方向移动；本文基于修正的Davidson-Cole模型，通过曲线拟合计算得到模型中的形状参数，并以此建立基于传递函数的等效电路模型，仿真计算得到了油纸绝缘阻抗模值非线性的变化规律。根据仿真结果可知，各阶阻抗模型的电路参数与油纸绝缘介电特性非线性的变化规律密切相关，而阻抗的改变使得曲线在相应频段发生变化。

XLPE绝缘的电压耐受指数n表征绝缘电寿命特性，对加速寿命试验中获取的失效数据进行分析可以获取n值，然而，加速寿命试验中的外施场强与试验所获失效数据的分析方法影响n值的准确性。本文研究电压耐受指数n的评估方法，对XLPE绝缘试样分别进行恒定应力试验与步进应力试验，提出基于损伤特征值的试验数据分析方法，该方法通过损伤矩阵建立试验中累积损伤阈值（D_c）与n的映射关系，以矩阵秩的变化作为n值的选取依据。结果表明：本文所提方法在恒定应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n₂=12.43，在步进应力试验中获取的XLPE绝缘电压耐受指数n₃=12.04，较线性拟合获取的XLPE绝缘电压耐受指数n₁=12.83仅相差3%与6%，且本文所提方法能够节省75%以上的试验时间，验证了该方法的有效性。

空间/表面电荷积聚是导致直流GIL绝缘子沿面闪络电压降低的潜在原因，涂敷非线性电导涂层是提升沿面绝缘性能的有效方法。本文建立了电场依赖性非线性电导涂层对绝缘子空间/表面电荷及沿面电场调控的数学模型，综合考虑了绝缘气体电流密度以及绝缘子固体电导率与电场强度的非线性关系，通过该模型研究了温度梯度分布下绝缘子内部电荷的分布规律，以及非线性电导涂层对绝缘子表面电荷积聚的影响机制。结果表明：非线性电导涂层对空间电荷消散有明显的促进作用，高压电极附近的同极性电荷主导了表面电荷分布；由于表面电荷分布和切向电场的改善，绝缘子的沿面闪络性能得到提高；在绝缘子与涂层界面之间会积聚正电荷，并从高压电极向地电极逐步递减。

为考虑动车组车载牵引变压器油纸绝缘老化状态对剩余寿命的影响，本文采用油中溶解气体含量作为反映油纸绝缘老化的特征参量，由于油纸绝缘老化过程中具有动态特性，依据油纸绝缘老化状态与特征参量之间对应的隐藏状态与观测状态建立隐马尔科夫模型。首先通过贝叶斯信息准则确定隐藏状态数目，利用k-Means算法对观测序列进行聚类处理。在此基础上，利用Viterbi算法对观测序列进行状态识别进而确定油纸绝缘老化状态，最后结合比例风险模型确定可靠度函数。通过CRH2型动车组车载牵引变压器油中溶解气体在线监测数据验证模型的准确性，最终得到油纸绝缘的剩余寿命与实际寿命基本相符，从而可为后续制定牵引变压器维修策略提供理论参考。

本文采用旋转圆盘电极原子发射光谱法（RDE-AES）测定变压器绝缘油中银、铝、钡等21种金属及污染物元素含量，考察了圆盘电极浸油深度以及油样均匀化方式对检测结果的影响，并用标准油和绝缘油样品对实验方法进行了验证。结果表明：当选择圆盘电极浸油深度为其直径的1/3时，超声3 min且用力摇匀后检测，检测结果相对误差较小。各元素检出限为0～1.07 μg/g，相对标准偏差（RSD，n=6）为0.7%～2.9%，除V元素外，其他20种元素加标回收率为96.64%～110.01%。对绝缘油中P元素含量进行A类和B类不确定度评定，并对各分量不确定度进行合成和扩展，得到不确定度为（8.34±1.06）μg/g（k=2），此不确定度主要来源于工作曲线的标准油样、测量重复性和日常标准化过程。

断路器喷口是重要的动作绝缘部件，对断路器开断有决定性影响。为加强喷口的质量管控，对喷口材料性能的测试条件进行研究。对比不同试样尺寸、不同拉伸速率下喷口材料试样拉伸性能的测试结果，发现采用较小的试样、较快的拉伸速率时测得的试样拉伸强度分散性更小；对比不同升压方式下喷口材料试样电气强度的测试结果，发现选取20 s逐级升压方式测得的试样电气强度分散性更小。根据试验结果选取了较为合理的喷口材料机械强度、电气强度测试条件。

复合绝缘子因其性能优越得以在电网领域广泛应用，目前由于鸟类数量增加，鸟啄复合绝缘子的情况日益严重，鸟啄后绝缘子结构遭到破坏，会造成电网线路故障，因此本文研究鸟啄损伤对复合绝缘子性能的影响，为电网运维管理提供参考。首先通过试验对复合绝缘子鸟啄后机电性能进行分析；然后通过人工模拟鸟啄伞裙损伤来研究不同受损占比、不同受损数量对复合绝缘子沿面电场强度与污闪电压的影响；最后开展复合绝缘子护套电蚀损实验、酸浸实验、热老化试验，评估护套损伤对复合绝缘子性能的影响规律。结果表明：鸟啄后复合绝缘子结构遭到破坏，其电气性能、力学性能和防污性能都受到影响，同时护套损伤后，在局部场强、水分、酸、放电产热、机械应力等诸多因素共同作用下，芯棒材料劣化降解，芯棒力学性能下降，存在复合绝缘子异常断裂的风险。

本文通过有限元软件建立仿真分析模型，研究干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障的物理特征，探寻便于故障监测的敏感状态量。首先在有限元仿真软件中建立基于实际电抗器的“场-路”耦合模型并验证正确性，之后在其绕组不同层、不同高度位置设置匝间绝缘故障，研究回路总电流、等效阻抗、有功功率损耗等电气特征量随故障位置的变化规律，并分析空间磁感应强度和绕组受力的变化情况。结果表明：所研究的电气特征量变化率随绕组单匝匝间短路位置的变化而变化，在径向上呈现从内层到外层增大的趋势，在最外层有所减小，在轴向上由绕组中部向端部逐渐减小。绕组单匝匝间短路状态下的空间磁感应强度和故障绕组受力明显增大，等效电阻、功率因数和有功功率损耗的变化率均在500%以上，变化显著且方便获取，可作为干式空心并联电抗器匝间绝缘故障的在线监测量。