牵伸技术是制备柔性印刷电路板（FPC）用电子级聚酰亚胺（PI）薄膜的重要方法之一。相较于单一的化学结构调控法，牵伸技术具有更高的灵活性，可在大范围内有效调控不同体系PI薄膜的热膨胀系数（CTE）。然而，在追求高玻璃化转变温度（T_g）时通常部分或全部采用具有刚直、含氢键等特征的单体，导致分子链运动能力降低，损害牵伸工艺性。本文针对PI薄膜高玻璃化转变温度（T_g）与牵伸工艺性之间的矛盾难题，以均苯四甲酸二酐（PMDA）和二氨基二苯醚（ODA）为基础体系，通过引入对苯二胺（p-PDA）、2,5-二甲基对苯二胺（DPD）和间苯二胺（m-PDA），设计制备一系列均聚和共聚体系PI薄膜。通过分子模拟和实验分析，系统研究了主链结构对其链段运动能力和牵伸工艺的影响。结果表明：m-PDA的引入可以同步提高PMDA/ODA体系PI分子链在T_g以下的刚性和T_g以上的运动能力，从而使其具有高T_g和良好的牵伸工艺性能；采用DMA对该体系薄膜进行高温牵伸取向，成功制备出高T_g（约为428℃）和CTE可调（1.7×10^-6～34.1×10^-6℃^-1）的PI薄膜样品。

为探讨硫化温度对海缆软接头XLPE恢复绝缘界面性能的影响，本文制备不同硫化温度（160、180、200℃）下海缆软接头的XLPE单层试样和XLPE-XLPE复合绝缘界面模拟试样，并对XLPE单层试样进行电导率、空间电荷、凝胶含量和力学性能测试，对XLPE-XLPE复合界面试样进行空间电荷与力学性能测试。结果表明：随着硫化温度的升高，XLPE单层试样的交联度先升高后降低，力学性能不断增强，内部积聚空间电荷先减少后增加。当XLPE-XLPE复合界面试样二次硫化温度为180℃时，界面交联性能最优，在常温和温度梯度条件下，试样的界面积累的空间电荷量最低，力学性能最佳。当二次硫化温度高于180℃时，XLPE在较高的硫化温度下发生热氧老化，导致界面力学性能和绝缘性能下降。

硅橡胶凭借其优异的绝缘特性，成为电力设备关键组件的核心材料。为了进一步提升硅橡胶的绝缘性能，本文使用低温等离子体和KH570接枝相结合对SiO₂进行羟基化改性，将其掺杂到硅橡胶基体中制备SiO₂/硅橡胶纳米复合材料，并研究不同等离子体改性条件（时间、频率）对SiO₂/硅橡胶纳米复合材料表面形貌、沿面闪络特性、力学特性和表面疏水性的影响规律。结果表明：合适的等离子体处理时间和频率（10 min和19 kHz）能有效改善硅橡胶的表面疏水性、电学特性以及力学性能。等离子体改性可有效减少SiO₂纳米粒子在硅橡胶基体中的团聚，增加复合材料中的深陷阱密度并减缓表面电位衰减速率，进而提升复合材料的污闪电压。此外，等离子体改性SiO₂可显著提高SiO₂/硅橡胶纳米复合材料的拉伸强度和疏水性。

为探究浅陷阱对环氧/玻璃纤维复合材料在交直流叠加电压下表面电荷与沿面闪络特性的影响机制，本文采用臭氧表面处理调控材料陷阱参数，系统研究不同处理时长复合材料的表面电导率、表面电荷分布及闪络电压变化规律。结果表明：臭氧处理可显著降低复合材料的浅陷阱能级（最低至0.85 eV）并提高浅陷阱密度（最大达到2.02×10²⁰ eV^-1m^-3），从而提高表面电导率，有效抑制高压电极附近表面电荷积聚。复合材料的沿面闪络电压随臭氧处理时间延长而明显提高，经4 h处理后，试样在直流及交直流叠加电压比例为1∶5、1∶3、1∶1下的闪络电压分别提升了25.02%、23.98%、17.60%和10.7%。分析认为，由臭氧处理所引入新的浅陷阱可以通过减少表面电荷积聚，抑制种子电荷发射与电子倍增过程，从而增强闪络性能；尤其在交直流叠加电压比例不大于1∶3时，臭氧处理对由固体层电荷积聚主导的闪络机制改善效果更为显著。

交联聚乙烯（XLPE）的热氧老化特性是影响电缆绝缘运行寿命的关键因素，但其与XLPE交联反应条件的内在关联尚缺乏研究。本文精确调控交联反应温度和时间制备7种XLPE试样，结合傅里叶红外光谱、拉伸测试和凝胶含量测试，探讨交联反应条件对交联聚乙烯电缆绝缘热氧老化特性的影响规律与机理。结果表明：交联反应条件直接影响XLPE中剩余抗氧剂含量和交联结构，而XLPE的耐热氧老化性能由剩余抗氧剂含量主导，也受交联结构的协同影响。交联反应温度过低、时间过短会导致XLPE交联结构不完善；交联反应温度过高、时间过长不能明显提升XLPE的交联结构，反而会降低XLPE中剩余抗氧剂的含量，两种情况均会导致XLPE的耐热氧老化性能降低。交联反应温度为170℃且反应时间为16 min条件下制备的XLPE试样具有优异的耐热氧老化性能，这源于该交联反应条件下XLPE较高的剩余抗氧剂含量，同时交联结构较完善。该研究结果为XLPE电缆绝缘耐热氧老化性能的优化提供了理论支撑。

环氧树脂在电机绝缘领域应用广泛，业内对其在热氧老化条件下的宏观性能变化颇有研究，但对其分子结构层面的老化研究有限。本文利用紫外光谱、电子顺磁共振波谱、红外光谱及二维X射线散射等表征手段，系统研究不同热氧老化时间下环氧树脂样品的发色基团、自由基含量、交联网络官能团及内部微缺陷变化。结果表明：热氧老化后，样品在紫外波长为406 nm（对应对苯醌）和636 nm（对应二苯并醌或萘醌衍生物）处出现明显吸收峰，样品外观呈深褐色；自由基含量随老化时间先快速增加（20 h时达较高水平）后逐步降低，80 h后维持低含量稳定；交联网络官能团随热氧老化时间的增加呈特定顺序破坏，且80 h后官能团破坏速率放缓；样品内部出现微缺陷，且缺陷尺寸随老化时间增加逐渐增大。

高压电缆终端绝缘油在现场灌装或长期运行条件下的微量吸水可能导致其电气性能劣化甚至发生绝缘击穿故障。不同类型绝缘油在分子结构、极性特性上的差异会导致其对水分子的吸附行为及电性能劣化规律显著不同。本文研究硅油与聚异丁烯两种绝缘油在不同暴露时间下的自然吸水情况，采用卡尔费休滴定法测定不同温湿度环境下的水分含量演变，并测试吸水后绝缘油的介质损耗因数、体积电阻率及工频击穿电压；结合Gaussian软件进行分子动力学与量子化学计算，从微观偶极矩、吸附能及吉布斯自由能角度揭示两类绝缘油的吸水机制差异。结果表明：硅油因分子链中存在Si-O键及极性基团，偶极矩为0.69 Debye，初期吸水速率与总吸水量较高，其吸水过程符合指数增长规律，饱和含水量约为52×10^-6；聚异丁烯为典型非极性C-H链结构，偶极矩为0.02 Debye，吸水过程呈线性上升趋势。吸水会导致两种绝缘油的介质损耗因数明显增大、体积电阻率降低、电气强度下降，硅油在暴露2 h后即不满足国标绝缘强度要求，而聚异丁烯在暴露5 h内仍具有较好的绝缘强度。

近年来，航空电力系统电压水平和工作频率持续提升，使航空线缆在低气压环境下更易发生电弧放电现象。为系统评估航空线缆在不同电压参数与低气压条件下的局部放电起始电压（PDIV）特性，本文采用50～800 Hz的正弦电压及重复方波脉冲电压作为激励源，在气压为20～101 kPa条件下测量4种线缆放电模型的PDIV。结果表明：方波电压下的PDIV低于正弦电压，说明方波电压更易触发局部放电，这可能归因于其陡峭的上升沿使电场强度骤增，以及谐波叠加效应加剧电子碰撞电离过程；低气压下分子密度减小、电子自由行程增大使电离增强，导致PDIV随气压降低呈下降趋势，绝缘击穿风险显著增加；而频率对PDIV的影响较小，因为气隙电荷积累和耗散时间远小于工频周期，放电主要由电场强度决定。4种线缆放电模型中，双绞线结构线缆放电模型的PDIV始终最高，这是由于其双层绝缘显著增加了等效厚度并削弱气隙电场，从而在正弦与脉冲条件下均表现出更强的绝缘耐受能力。

本文通过构建绝缘结构及其内部气隙模型，研究气隙径向与轴向尺寸对绝缘内部电场的影响规律，揭示气隙尺寸变化与电场之间的定量关系，并基于气隙尺寸参数建立数学模型。同时，为模拟实际运行中产生的气隙，对模型进行冷热冲击循环试验，通过对比试验前后模型局部放电起始电压（PDIV）、介质损耗因数及电热老化寿命的变化，综合评估气隙对绝缘结构长期可靠性的影响。结果表明：气隙轴向尺寸一定时，气隙电场强度随着气隙径向尺寸的增大呈幂指数函数减小；当气隙径向尺寸一定时，气隙电场强度随着气隙轴向尺寸的增大呈幂指数函数增大；随着冷热冲击循环周期的增加，模型的PDIV整体呈下降趋势，介质损耗因数呈上升趋势；冷热冲击循环试验前后试样的电热老化寿命相差较大，经过10次冷热冲击循环周期的试样老化寿命仅为对比试样的1/30左右。

本文搭建快速暂态过电压（very fast transient overvoltage，VFTO）放电模拟平台，以大量雷电冲击波模拟VFTO对电力设备的影响，研究放电幅值对三元乙丙橡胶（EPDM）电气绝缘性能的影响规律。结果表明：经200次脉冲放电后，EPDM表面生成羧酸盐基团，介电常数与介质损耗因数上升，而交流电气强度与表面水接触角明显下降。上述性能劣化程度随放电场强增大而加剧。当场强达到40 kV/mm时，经200次脉冲放电后EPDM试样的交流电气强度由42.28 kV/mm下降至37.16 kV/mm，降幅为12.11%，水接触角由100.53°下降至88.63°。

硅橡胶（SIR）因具有优异的电绝缘性和耐候性，被广泛应用于户外电力设备中，但在长期运行中硅橡胶不可避免地受到外部自然环境的影响。本文通过热老化、紫外老化及盐雾老化3种典型环境模拟实验，系统研究硅橡胶试样在长期户外环境下的表面老化特性及其对沿面闪络性能的影响机理。结合扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）及闪络电压试验，全面分析不同老化方式下硅橡胶的微观形貌演变、化学基团变化与闪络性能变化规律。结果表明：热老化初期（0～500 h），高温诱导再交联反应使硅橡胶表面缺陷数量减少；热老化后期（1 000 h）硅橡胶分子链断裂，试样的表面电阻率下降至初始值的78%，闪络电压降低8%。紫外老化因高能射线破坏了硅橡胶中的Si-O和Si-C键，使其表面析出颗粒物并形成深陷阱，紫外老化1 000 h后试样的闪络电压下降10.3%。因盐雾老化中Cl⁻腐蚀与溶液渗透的协同作用，试样表面产生显著隆起与腐蚀痕迹，试样的相对介电常数上升23%，闪络电压下降31%。通过熵权法量化分析，盐雾、紫外及热老化对闪络电压影响的权重占比分别为37.1%、35.7%和27.2%，表明沿海高盐雾与高紫外辐射地区的电缆附件更易因环境老化而引发绝缘失效。

聚丙烯薄膜作为高压直流输电装备中的关键绝缘介质，其综合性能对电力电子器件的运行可靠性和使用寿命具有重要影响，亟需建立可量化、可对比的综合评价方法。本文构建聚丙烯薄膜综合性能评价指标体系，提出一种融合组合赋权与可拓云模型的综合评价方法。首先，采用可拓层次分析法确定指标的主观权重，并利用改进熵权法获取客观权重，在此基础上通过博弈论实现主客观权重的优化融合；随后，引入可拓云模型，计算云关联度完成薄膜综合性能等级判定，并结合置信度因子对评价结果的可信性进行检验；最后，通过宏观性能表征实验验证模型的可靠性。结果表明：该方法能够实现聚丙烯薄膜综合性能的分级，评价结果与绝缘、力学及自愈性能等测试结果具有良好一致性。所提出的综合评价模型具有较好的科学性与实用性，可为聚丙烯薄膜性能评估及材料优化设计提供有效的理论依据。

长时间户外运行的复合绝缘子老化后导致防污性能降低，绝缘清洗的修复措施是恢复其性能的重要手段。为了评估老化复合绝缘子绝缘清洗剂的可行性，本文采用微观结构、基团变化与电气性能相结合的方法，研究不同绝缘清洗剂用量以及热老化年限对其绝缘恢复特性的影响。结果表明：微湿润状态下清洗剂可优化人工加速老化复合绝缘子（运行3年）的表面结构，提升其憎水性和电气性能，而在完全湿润状态清洗剂作用下因长时间溶胀作用，复合绝缘子表面的裂纹数量增多且深度加深，导致其憎水性和电气性能稍微下降。运行10年严重老化复合绝缘子在绝缘清洗剂作用下会显露内部老化较轻的基体，但完全湿润状态下会剥离粉化层并显著暴露深层裂纹，说明了过度清洗会增加长年限老化绝缘子的运行隐患。随老化时间延长，微湿润状态下清洗剂对人工加速老化复合绝缘子的改善效果减弱，完全湿润状态下清洗剂则会加速复合绝缘子的成分流失。

粉尘状金属微粒常见于运行多年的GIS腔体内部。然而，对于金属粉尘是否会引发局部放电进而对GIS绝缘造成危害等问题目前尚无定论。鉴于此，本文基于光学（光子计数及光强）、特高频、超声及脉冲电流法，研究交流电压下不同粒径和单位面积浓度的金属粉尘局部放电特征，明确不同测量方法对粉尘微粒诱发的局部放电信号测量的适应性，并对粉尘堆积引发绝缘气体放电电压降低的机制进行初步探索。结果表明：相比于光学法，UHF、超声与脉冲电流法对金属粉尘局部放电测量的灵敏度较低；金属粉尘产生的光子数量随单位面积浓度和电场强度增加而上升，且测得的局放光强信号幅值与粉尘粒径呈正相关。此外，金属粉尘堆积会在一定程度上降低GIS气体间隙的绝缘性能。

针对大型水轮发电机定子绕组事故处理中局部更换线棒时，新换定子线棒与原厂线棒防晕结构存在差异的问题，本文采用有限元仿真软件，模拟分析两种防晕结构定子线棒在混用工况下绕组端部的电场分布，计算端部电势及电场强度分布规律；基于两种线棒构建绕组模型，通过电晕试验验证理论分析结果。结果表明：在1.1U_N考核电压下，两种防晕结构线棒混合使用的定子绕组端部电场强度符合相关标准要求，无异常电晕风险；试验进一步证实，两种防晕结构线棒混合使用可有效避免端部电晕腐蚀。本研究验证了新开发防晕结构线棒与原厂线棒混合使用的可行性，为大型水轮发电机定子绕组局部更换提供了可靠技术支撑。

基于桂林电器科学研究院有限公司的300 mm宽幅聚酰亚胺流延试验线与1 200 mm宽幅聚酰亚胺双轴拉伸生产线制膜数据，研究配方、设备与工艺等因素对高导热绝缘聚酰亚胺薄膜制备的影响。结果表明：相较于双拉法，流延法具有低切边损耗、设备工艺简单、成膜性优良、成本较低以及所制备的薄膜导热性能好等优势；在提高导热薄膜导热系数方面，需攻克氮化硼高填充时出现的流延膜与钢带剥离困难、填料分散难度增大、填料及树脂间界面匹配性变差和成膜连续性下降等问题。

本文选取耐电晕漆包圆线作为测试对象，制备不同的扭绞线试样，研究试样节距、施加于线对上的负荷、扭绞圈数等因素对其耐电晕寿命的影响。结果表明：较长的节距会导致试样具有更短的失效时间，而增加负荷则会显著延长试样的失效时间，不同的扭绞圈数对试样失效时间的影响则并不明显。经氯化钠溶液浸泡处理后，试样的失效时间稍有延长，但是随着溶液浓度的进一步增加，失效时间变化较小。夹持试样导体用钢珠被长期腐蚀后，在耐电晕测试过程中与其所接触的试样裸露导体会出现较严重的电化学腐蚀特征，从而导致其失效时间数据中右偏极值明显增多。综合以上研究，在制备漆包圆线扭绞线试样时，应准确控制节距和负荷的大小，并根据测试频率定期更换钢珠，以确保耐电晕寿命测试结果的一致性。