随着电力系统电压等级越来越高,如何提高绝缘介质的绝缘特性一直是研究热点之一。变压器油作为电力变压器中重要的绝缘介质,承担了散热和绝缘的双重任务,因此,如何提高变压器油的散热性能和绝缘性能受到了更多关注。近年来,针对纳米流体的研究表明纳米流体与基液相比可以有效提高基液的热导率,基于此,本文利用纳米改性方法对变压器油进行改性,并首次系统研究纳米改性变压器油的制备、稳定性、热导率、电导率以及高压击穿破坏特性,旨在为纳米变压器油的实际推广运用奠定理论和实践基础。本文首先从纳米改性变压器油的制备出发,研究了不同材料的纳米颗粒制备方法,获得了尺寸和形貌可控的纳米颗粒。利用透射或扫描电子显微镜(TEM或SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了纳米颗粒的形貌和微观结构。采用碾磨、搅拌、超声和表面改性等方法将自制和外购的纳米颗粒分散到克拉玛依25号变压器油中,其外观显示不同纳米改性变压器油具有不同的颜色,且同一种纳米改性变压器油的外观颜色深浅与纳米颗粒的体积分数相关。利用透射系数法测量了不同纳米改性变压器油的稳定性。结果表明：纳米颗粒的尺寸越小、体积分数越小、表面油溶性越强改性变压器油的稳定性越高。在此基础上制备了不同种类的纳米改性变压器油。本研究利用瞬态热针法测量了不同纳米改性变压器油的热导率。测试结果表明改性后变压器油的热导率均得到了不同程度的提高。将实验测试结果与四种典型热导模型预测值进行比较,发现实测值与计算值误差较大。针对这一问题,本文在综合考虑纳米颗粒的形状、表面吸附层、团聚和布朗运动等影响热导率因素的基础上,提出了适合于纳米改性变压器油流体的通用热导率模型,并将基于该新模型的理论计算结果与实验结果进行了比较,发现新热导率模型能够正确反映纳米改性变压器油流体的热导率变化规律。本研究利用YX1154B型油料电导测定仪测试了纳米改性后变压器油的电导率,结果显示不同纳米改性变压器油的电导率较纯变压器油有很大提高。且随着纳米颗粒体积分数和温度的增加,电导率增加。改性变压器油的电导率与体积分数呈线性增大关系,与温度则呈现出非线性增大关系。其增加幅度和变化规律与纳米材料本身的电导率关系不大。研究首先利用经典的Maxwell电导率模型对不同纳米改性后的变压器油电导率进行了验证。结果表明：Maxwell模型的预测值均远远小于实测值。在深入分析纳米流体导电机制的基础上,本文提出了基于静态电导率和动态电导率的纳米流体新电导率模型,并在动态电导率中考虑了纳米颗粒的电泳和布朗运动,将新模型理论计算结果与实测值进行了对照,结果显示一致性很好。本研究设计了用于纳米改性变压器油的交流击穿电压测试电路,并测量了纳米改性变压器油的交流击穿特性。结果显示不同纳米改性后的变压器油击穿特性均得到了不同程度的提高,且在纳米颗粒体积分数不大时,其击穿电压随体积分数增大而增大。通过深入分析绝缘介质中添加纳米颗粒后击穿特性得到强化的机理发现：自由电荷的时间弛豫常数远远大于流注发展到击穿所需的时间。基于此,在忽略自由电荷影响的情况下,分析了在外加电场作用下纳米颗粒表面极化电荷引起的电势畸变分布规律。结果表明当纳米颗粒表面极化引起的势阱大于纯电介质化学键缺陷势阱时(如0.45eV),纳米颗粒会提高其击穿特性。最后,根据电势分布模型,分析了纳米改性材料的介电常数、纳米颗粒尺寸和纳米颗粒形状等对纳米改性变压器油击穿特性的影响。结果表明纳米改性材料的介电常数越大、颗粒尺寸越大、颗粒越趋近于球形改性后击穿特性越好。