在有机绝缘材料的使用过程中，由于灰尘、雨滴及大气中的杂质附着在材料表面，将会导致其表面绝缘性能下降，引起反复放电。随着放电的进行，绝缘材料表面会出现炭化导电轨迹。炭化导电轨迹的产生，降低了有机绝缘材料表面的导电能力。在各种复杂环境下使用有机绝缘材料时，如果人们不能准确的评价其使用特性或及时诊断其老化程度，很容易发生短路、火灾等严重电力事故。目前，有机绝缘材料表面放电特征的研究已成为高电压绝缘的一个重要课题。初步的研究结果表明，有机绝缘材料表面放电过程十分复杂，具有很强的非线性特性。本文以有机绝缘材料表面为对象，在两种特殊环境下，对绝缘试样的表面进行了放电试验，并采用分形与混沌分析方法，来研究表面放电的特征。 首先，本文采用直流电压和交流脉冲电压对有机绝缘试样进行了表面放电试验，然后运用时间序列的分形与混沌分析方法对绝缘试验表面的放电电流数据进行了研究。结果表明，有机绝缘材料表面放电随着放电的进行，放电特征受表面树枝状炭化导电痕迹的影响，放电过程的随机性减弱，分形维数减小。 然后，为了研究低气压对表面放电特征的影响，本文使用真空泵来抽空气的方法，在人工气压仓中模拟低气压条件，进行了表面放电试验。然后，对所得到的放电数据进行了分形与混沌分析。通过比较不同气压下放电电流的分形维数，吸引子相图等，可以发现低气压下，聚对苯二甲酸丁二醇脂材料表面放电的随机性减弱，放电时产生的炭化轨迹的复杂程度降低。 最后，针对表面放电过程中存在的非线性特点，采用混沌判断方法对有机绝缘试样表面的混沌特性加以验证。在此基础上，运用混沌预测方法对表面放电电流时间序列数据进行了预测，为进一步研究表面放电的混沌特性提供了新的理论依据。