油纸绝缘在电力变压器长期运行过程中，受到电、热、水分和有机酸等多因素的作用而逐渐老化，而绝缘纸老化程度直接决定着变压器的使用寿命。水分和酸类物质对绝缘纸的老化有着明显的加速作用，故研究水分及酸类物质对油纸绝缘微观特性的影响对深入挖掘油纸介质的老化机理具有重要的意义。目前，主要以宏观试验的手段对油浸绝缘纸进行分析，但仅通过试验无法了解水分和酸的微观作用机理。故本文首先结合分子动力学(MD)和密度泛函理论(DFT)的分子模拟方法，研究了水分对绝缘纸微观特性的影响，计算了纤维素无定形区的力学常数、氢键和Mulliken布居数，并对不同水分含量的油浸绝缘纸进行了拉伸试验。然后对初始位置不同的有机酸分子的扩散行为进行模拟分析，最后研究了有机酸对纤维素微观特性的影响。主要结论如下：①绝缘纸纤维素体系中加入的水分子主要通过破坏纤维素分子间的氢键网络，导致了纤维素机械强度的降低；水分会引起吡喃环上化学键强度的变化，开环热解的引发键始终为C—O键；水分会导致纤维素糖苷键化学强度降低，促进由糖苷键断裂引起的纤维素降解老化；水分子能够与纤维素链上的羟基形成氢键作用，对相应化学基团羟基和氢基的脱落产生一定的影响。实验室油浸绝缘纸拉伸试验结果与模拟分析结果相一致。②初始位置在纤维素中的小分子有机酸与纤维素的相互作用能远大于与绝缘油的相互作用能，纤维素可以将小分子有机酸紧紧束缚在纤维素内部。对于初始位置在绝缘油中的有机酸，甲酸、乙酸和乙酰丙酸三种小分子有机酸能从绝缘油中扩散到了纤维素的内部。而环烷酸和硬脂酸等大分子有机酸在模拟前后一直存在于油中，并未扩散到纤维素的内部。此外，水分能使纤维素体系内自由体积增加，为粒子的扩散提供更多的活动空间，从而导致有机酸分子的扩散系数增大。③有机酸对纤维素微观特性的影响规律与水分相似：大量的酸分子会导致MSD的显著增加，表明纤维素链运动增强，结构稳定性降低；酸分子引起纤维素的力学常数变化；酸分子导致了体系总氢键增加，但酸分子参与形成的氢键作用削弱了原有的氢键网络，纤维素分子内和分子间的氢键数目均有不同程度的降低。但直到老化的末期，其中的有机酸含量也只能达到0.02~0.04gKOH/g。因此，在实际运行条件下，小分子有机酸对纤维素链的运动以及结构稳定性的影响有限。