变压器用于电能的变换是电力网中重要的电气设备;变压器一旦发生故障将直接影响电能的变换和传输并且威胁电网的安全运行,对社会造成经济损失,严重的情况将会影响社会的稳定。因此,保证变压器的在各种环境下的安全稳定运行具有重要的意义。目前,绝大多数变压器是以矿物绝缘油与纸质纤维的组合形式作为变压器的主要绝缘方式。矿物绝缘油虽然具有良好的理化性能和电气性能,但是其燃点、闪点低,生物降解性差,一旦泄露将对水源、土壤造成污染。近年来随着人们环保意识的增强和可持续发展思想的深入,天然酯绝缘油作为一种新型的高燃点绝缘介质逐渐成为绝缘材料领域的研究热点。本文在国内外专家学者对天然酯绝缘油及油纸绝缘系统研究现状的基础上,从微观角度出发,在了解天然酯的分子结构基础上分析其理化性质、电气性质较传统矿物油表现不同的原因;用试验的方法,研究了两种不同油基天然酯的介电特性,重点研究了两种天然酯绝缘油及其油纸绝缘系统在低温条件下的工频耐压特性,为天然酯绝缘油变压器在高寒地区的安全运行提供数据支撑。结果表明:1)从微观角度出发,在了解天然酯的分子结构和化学组分的基础上,提出选择天然酯绝缘油挤出原油的依据,通过试验得出两种天然酯的主要物理和化学参数,比较两种天然酯与矿物绝缘油的理化参数表明两种天然酯作为变压器绝缘介质具有良好的理化性质。2)油纸绝缘作为变压器最主要的绝缘方式,为变压器安全稳定运行提供保障。为保障高寒地区变压器安全运行,对两种不同油基的天然酯绝缘油及相应的油纸绝缘系统在低温条件下的耐压特性做了研究,得出温度在-10℃～0℃区间内天然酯绝缘油以及油纸绝缘系统的击穿电压很低。若变压器油温在投运前处于-10℃以下时,建议变压器空载运行一段时间,待油温上升至10℃后再带负荷运行。3)结合绝缘材料介电性能的微观参数与宏观参量的关系,用介电温谱/频谱测试系统对两种天然酯的介电特性进行测量,并从微观角度分析了介质随温度和频率变化的机理,结果表明两种天然酯均具有良好的介电性能。