三元乙丙橡胶（EPDM）热氧老化后的耐热性能会大幅下降，导致以其为原料的制品性能变差，使用寿命变短。本文综述了国内外有关改善EPDM耐热氧老化性能的研究进展，分别从选择高耐热性EPDM基体、与耐热橡胶复配和添加防老剂3种主要途径来介绍提高EPDM耐热氧老化性能的方法，并对未来改善EPDM耐热氧老化性能的研究方向作出了简要展望。

电工层压木因其机械强度高，介质损耗因数较低，介电常数与变压器油相近，被广泛应用于变压器绝缘领域。但其绝缘性能低于层压纸板水平，在变压器高场强区使用存在较大引发绝缘事故的风险。本文针对电工层压木的原料选择、加工工艺及目前存在问题进行探讨与分析，并剖析其绝缘性能的影响因素，为提升电工层压木的产品质量提供参考。

短切纤维结晶度对芳纶纸的机械强度、耐热收缩性、韧性等性能具有重要影响，为研究短切纤维结晶度对间位芳纶纸性能的影响规律及机制，本文采用控制变量法，制备了不同结晶度短切纤维配抄的间位芳纶纸，并对其力学性能、电气性能和热力学性能进行测试。结果表明：间位芳纶纸的电气强度受短切纤维结晶度的影响不大，其主要由沉析纤维决定。而芳纶纸的抗张指数在纸张热压前几乎不受短切纤维结晶度的影响，但在经过热压之后则随着短切纤维结晶度的增大而增大，当短切纤维结晶度由27.19%增大至47.91%时，纸张的抗张指数由46.2 N·m/g增加至58.0 N·m/g。此外，纸张的耐热收缩性能也与短切纤维的结晶度密切相关，当短切纤维结晶度由27.19%增大至47.91%时，纸张热收缩率由4.8%减小至1.3%。

为实现硅橡胶绝缘材料的可修复性和再加工性，可向其结构网络中引入可修复性基团以延长材料使用寿命，减少电力系统运行安全隐患。本文使用硅烷偶联剂在硅橡胶主链上接入氨基，并利用异氰酸酯与受阻胺的可逆反应向硅橡胶网络中引入动态受阻脲键，制备得到一种具有可修复性的硅橡胶材料，然后研究硅橡胶的力学性能、电气性能、可修复性能以及可再加工性能。结果表明：含动态受阻脲键的硅橡胶绝缘性能达到应用标准；在一定温度和压力下，硅橡胶样品可以修复机械损伤和电击穿损伤，且修复效率较高；通过切块-热压工序可以将样品进行再加工，再加工后的样品仍可以保留一定的力学性能和电气绝缘性能。

热导率不佳、力学性能较差等缺点严重制约环氧树脂在电气设备绝缘中的进一步应用。为此，本文以氮化硼纳米片（BNNS）为填料，制备了不同BNNS含量的环氧复合电介质（EP/BNNS），通过对环氧复合电介质内部声子传递、应力分布、极化弛豫、陷阱分布等情况的分析，系统探究了BNNS改善环氧复合电介质热、力、电学性能的作用机理。结果表明：当BNNS填充质量分数为5.0%时，环氧复合电介质的热导率达到0.36 W/(m·K)，弯曲强度、拉伸强度分别达到120 MPa、57.4 MPa，电气强度达到96.9 kV/mm，同时还具有良好的介电特性。BNNS的引入可在不破坏环氧复合电介质电气性能的基础上，实现导热性能与力学性能的优化。

以10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO-HQ）与4-氯甲基苯乙烯（VBC）为原料合成了6-(2,5-双((4-乙烯基苄基)氧基)苯基)二苯并[c,e][1,2]氧膦-6-氧化物（DOPVB）阻燃剂单体，将DOPVB阻燃剂与环氧树脂（EP）进行复配，制备得到不同磷含量的EP/DOPVB复合材料，并对其进行热学、阻燃和介电性能测试。结果表明：DOPVB的最佳合成条件为反应物DOPO-HQ、VBC与K₂CO₃的物质的量之比为1∶2.2∶3.0，反应时间为6 h，此时产率为74.55%。磷含量为2.5%的EP/DOPVB固化物综合性能最优，其玻璃化转变温度为130.4℃，较纯EP提高了45.21%；介电常数为2.98，介质损耗因数为0.005 03，较纯EP分别降低了21.99%和72.16%；该固化物制备得到的复合材料垂直燃烧测试达到V-0等级，极限氧指数为67.4%。

为解决聚酰亚胺（PI）导热性能欠佳的问题，本文利用原位聚合将表面湿润剂（F068）改性的六方氮化硼（h-BN）对PI进行掺杂，制备了一系列h-BN/PI高导热复合材料。采用傅里叶变换红外光谱与扫描电镜对h-BN/PI复合材料的结构进行表征，通过引入Y.Agari模型探讨h-BN/PI复合材料的导热机理，并分析改性h-BN填料掺杂量对复合材料导热、力学、耐热和绝缘等性能的影响。结果表明：随着改性h-BN掺杂量的增加，h-BN/PI复合材料的导热性能和热稳定性有所提高，但其拉伸强度、断裂伸长率和电气强度均呈现明显下降趋势；当改性h-BN掺杂量低于30%时，聚合物结晶尺寸因子对复合材料导热系数的影响占主导作用，当改性h-BN掺杂量高于30%时，导热粒子形成的导热链自由因子对复合材料导热系数的影响占主导作用；当改性h-BN掺杂量为50%时，h-BN/PI复合材料的导热系数达0.83 W/(m·K)，电气强度为198.6 kV/mm，5%热分解温度为595℃，拉伸强度为64.8 MPa，断裂伸长率为10.4%。

GIS中的盆式绝缘子受电荷积聚影响，易发生表面电场畸变，进而诱发沿面闪络。为了提高绝缘子沿面耐压性能，本文参考表层功能梯度材料的设计理念，利用常压等离子体射流（APPJ）沉积钛的均匀处理特性，通过控制不同径向距离的处理时间，制备了具有连续电导率梯度的盆式绝缘子。同时，本文将直流电场仿真计算与注意力机制改进的长短期记忆网络（LSTM）进行耦合，建立了基于表面电导率的电场快速计算方法，并通过人工蜂群（ABC）算法对盆式绝缘子的表面电导率进行了连续梯度优化，利用仿真模型与闪络试验对优化前后绝缘子的电气性能进行了评估和比较。结果表明：等离子体钛沉积层致密程度和联结结构与处理时间有关，最佳处理时间为3 min，此时绝缘子表面电导率最高。表层功能梯度改性能显著改善绝缘子表面电场分布的均匀性，绝缘子下表面的最大场强降低了70.3%，电场畸变率降低了24.69%，闪络电压为31.34 kV，较未改性绝缘子闪络电压提升了14.3%。

纤维素绝缘纸因长期受到温度场与电场的作用而影响变压器运行的可靠性。现有研究主要为针对单个物理场下纳米颗粒对绝缘纸改性效果的研究，而电-热联合老化作用下的改性研究尚未完善。本文制备了纳米TiO₂颗粒质量分数分别为0、1%、3%、5%、7%的纳米TiO₂改性纤维素绝缘纸，并根据分子动力学仿真模拟建立相应的分子模型，结合宏观电-热联合老化试验研究电场与温度场对改性纤维素绝缘纸电气性能的影响，探究纳米TiO₂的最佳改性含量。结果表明：纤维素绝缘纸的电气性能主要受温度影响，电场的引入加速了纤维素的老化；添加纳米TiO₂颗粒后，纤维素分子模型内的氢键数量增加，改性纤维素绝缘纸的相对介电常数降低，电气强度增大；纳米TiO₂含量对纤维素改性效果的提升存在阈值，纳米TiO₂的质量分数为5%时对纤维素样品的改性效果最佳。

绝缘油和绝缘纸种类众多且成分各异，配合使用时将具有不同的水分平衡曲线。为获得不同油-纸绝缘系统的水分平衡曲线，本文基于水分平衡时油和纸的相对含水量关系，构建了适用于新型油-纸绝缘系统的水分平衡曲线模型，并结合水分平衡实测结果对该模型进行验证。结果表明：在变压器典型运行温度下，不同油-纸绝缘系统水分平衡曲线模型的预测准确率高于90%，证实了该模型的有效性。

辐射环境模拟装置用绝缘材料长期受射线辐照会对其真空沿面绝缘性能产生重要影响。通过对聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料开展不同剂量伽马射线辐照老化实验，研究PMMA材料表面微观形貌及电性能参数随伽马射线辐照剂量的变化规律。结果表明：低剂量（0.1 kGy）伽马射线辐照时，材料表面陷阱分布是影响PMMA真空沿面耐压特性的主要因素，PMMA真空沿面老练电压相比未辐照试样提升了11.7%；高剂量（大于1.0 kGy）伽马射线辐照时，PMMA材料表面出现孔洞，局部电场强度发生畸变，成为真空沿面绝缘的“薄弱区域”。适当剂量的伽马射线辐照有助于提升PMMA的真空沿面绝缘性能。

采用差分双极性重复脉冲电压模拟变频电机脉宽调制电应力环境，研究了脉冲宽度、死区时间和脉冲频率对漆包绞线对和散绕变频电机定子绕组局部放电起始电压（PDIV）测试结果的影响，并基于双极性脉冲电压下绝缘的电场分布和气体放电理论分析了脉冲电压参数对PDIV的影响机制。结果表明：脉冲宽度与初始电子的产生相关，导致PDIV测试结果与脉冲宽度呈负相关；短死区时间造成的绝缘表面剩余电荷和空间电场分布的变化是PDIV与死区时间呈正相关的可能原因；由于脉冲频率对初始电子产生和电场分布的影响较弱，PDIV与脉冲频率的相关性低。

传统时-频域反射法（TFDR）难以准确获取采集信号的时-频分布，严重降低电缆缺陷的定位精度。为此，本文提出基于希尔伯特变换（HT）与TFDR的电缆缺陷定位方法，该方法首先利用傅里叶数字滤波法引入高斯频域窗函数，以此抑制采集信号的干扰；然后利用HT方法获取入射行波信号与反射行波信号的时-频分布；最后利用时-频分布中的瞬时功率谱表征缺陷反射行波信号的时-频能量聚焦特征，通过最终得到的曲线峰值定位电缆中的缺陷位置。结果表明：相比于传统的魏格纳分布方法与同步压缩变换方法，本文方法得到的行波信号时-频分辨率更高，且无交叉项干扰，能更精确地定位电缆中的局部缺陷。

为适配不同现场监测条件、充分利用多模态监测信息，提升变压器故障诊断方法的灵活性及准确性，本文提出一种基于动态多模态融合的电力变压器故障诊断方法。该方法引入动态融合策略，首先构建一层模态选择网络，可自主筛选输入的监测信息，动态选择诊断的模式，以适配现场不同监测条件；然后针对不同输入模式建立对应的诊断模型，非单模态条件下采用相应的融合方式予以诊断，实现各模态监测信息的充分利用；最后通过采用多地市局收集的实际案例进行验证。结果表明：本文方法能有效提升变压器故障诊断结果的灵活性与准确性，可适配现场不同监测条件，相较其他方法识别准确率更高，最高可达97.33%，且误报率、漏报率最低。

为了从微观层面上揭示外电场对硅橡胶绝缘材料内部分子结构特性的影响，本文利用分子模拟和量子化学方法探究了外加电场作用下硅橡胶的微观结构和空间电荷特性的变化。结果表明：随着电场强度的增加，硅橡胶分子的体系总能量减少、偶极矩和极化率增大，加之分子内的C-Si键在受到外电场的拉伸作用时变长，导致硅橡胶结构稳定性下降，从而影响硅橡胶的力学和电学性能。在电场强度较大时，前线轨道的能隙变小，硅橡胶分子链的反应活性位点发生变化，引起分子链前线轨道的电子陷阱和空穴陷阱形成不同程度的陷阱能级分布，增强了硅橡胶对绝缘材料自由电子或注入电荷的俘获能力。当电场达到12.75×10³ kV/mm的临界值时，硅橡胶分子结构被破坏，并引起红外光谱变化。

为实现降解玻璃纤维（d-GF）的回收再利用，本文选取220 kV退役复合绝缘子芯棒利用化学降解法得到降解玻璃纤维，并对比降解玻璃纤维与普通玻璃纤维（GF）的力学、热学和微观形貌差异，然后制备不同玻璃纤维含量增强的聚乙烯（PE）复合材料（d-GF/PE、GF/PF），探究降解玻纤增强材料的再利用前景。结果表明：硅烷偶联剂可实现降解玻纤的表面改性，且改性效果略优于普通玻纤；降解玻纤表面较为粗糙，部分位置出现鳞片状破损、少量树脂残留现象，但整体没有明显的侵蚀、断裂现象；降解玻纤断裂应力分布较为离散，平均断裂应力为1 520 MPa，相比于普通玻纤下降了29.95%；d-GF/PE中玻纤与聚乙烯基体界面状态良好，同一玻纤含量下，d-GF/PE和GF/PF最大断裂应力差距仅为2.15 MPa。

以某220 kV运维交流线路中出现较大发热面积的复合绝缘子为样品，通过对发热绝缘子进行工频耐压与红外测试，以及对复合绝缘子的硅橡胶进行理化特性试验，分析不同环境参数对复合绝缘子发热及运行性能的影响。结果表明：护套老化受潮复合绝缘子的异常发热位于高压端部，环境湿度越高、风速越低，其发热范围越大、发热幅值越高。硅橡胶受潮后介电常数、介质损耗均明显增加，发热来源于表层老化护套的介质损耗。发热处护套表层硅橡胶出现明显劣化迹象，护套内部、芯棒均未受到表层发热的影响，绝缘子运行性能未受影响。此外，基于上述结果提出了现场对护套老化受潮发热缺陷的检修建议。