随着特高压电网的快速发展,对电力变压器的绝缘水平提出了更高的要求,而变压器油浸纸的绝缘性能直接关系到变压器的安全稳定运行。近年来的研究结果表明,纳米粒子的添加可以提高油浸纸在雷电冲击电压作用下的绝缘性能,但尚缺乏纳米粒子微观结构对变压器油纸绝缘系统改性作用的系统研究,同时,对于纳米改性油纸绝缘的沿面闪络改性机理也鲜见报道。因此,本论文以TiO2纳米粒子为研究对象,测试对比了尺寸5nm、l0nm、15nm球状和长径比3、4、5棒状纳米粒子对变压器油纸绝缘沿面闪络特性、流注发展特性、电子迁移和电荷消散特性的改性规律,并进一步得出了 Ti02纳米粒子对油纸绝缘沿面闪络的改性机理。在标准正、负雷电冲击电压下,测试Ti02纳米粒子对变压器油浸纸板的闪络特性的影响规律。实验结果表明:Ti02纳米粒子的添加可使得油浸纸版的闪络电压提高、截断时间延长。纳米粒子的尺寸或长径比越小,其对变压器油纸绝缘的改性效果越好。其中改性效果最佳的5nm球状Ti02油浸纸板的正闪络电压比纯油浸纸板可提高35.82%,负闪络电压可提高27.33%。基于补光曝光法和纹影法搭建了正、侧面油纸界面流注拍摄平台,在击穿前观测TiO₂纳米粒子对油纸界面正、负流注发展特性的影响。研究结果表明:Ti02纳米粒子的添加抑制了油纸体系流注的发展速度,而加快了流注消散速度。纳米粒子尺寸或长径比越小,流注截止长度越短。对于正流注,油纸介质表面流注向周围液体中有大量延伸,纳米粒子的添加使得流注通道分支变多;对于负流注,其完全贴于纸板表面向前发展,纳米粒子的添加使得流注通道分支变少。基于击穿时延法搭建了油中、油纸界面电子迁移率测试平台,研究了纳米粒子对油纸中电子迁移特性的影响。测试结果表明:TiO₂纳米粒子的添加,使得变压器油中电子迁移率提高58.1%;使得变压器油纸界面的电子迁移率提高15.6%。揭示了纳米粒子粒子对闪络特性的改性机理。一方面,TiO2纳米粒子的加入将引入大量浅陷阱,使得电荷在浅陷阱带中传输,加快了电荷消散,降低了空间电荷对电场的畸变效果。另一方面,TiO2纳米粒子的加入提高了介电常数匹配系数,导致油纸介质的电场分配更加均匀,纸板表面的油隙中的电场强度降低,从而提高了变压器油浸纸板的界面绝缘性能。