随着高速重载铁路的发展,列车的安全可靠运行已经成为铁路部门关注的重点。车载变压器是列车中电能转换的关键部件,Nomex绝缘纸-矿物油复合绝缘系统为车载变压器主绝缘,其绝缘性能的优劣在一定程度上决定列车能否安全运行。车载变压器的实际运行过程中,油纸绝缘长期处于电、热等应力作用下,其性能逐渐劣化,导致绝缘介质陷阱特性发生改变,进一步影响电荷的入陷、脱陷、积聚、迁移等特性,导致电场畸变,甚至引发局部放电,造成绝缘失效。研究Nomex绝缘纸在电、热老化条件下的陷阱特性演变规律对深入理解变压器运行过程中的电荷迁移过程及绝缘纸的劣化机理具有重要理论意义,可为优化变压器匝间绝缘结构提供指导。本文基于车载变压器实际运行工况,对Nomex绝缘纸-绝缘油复合绝缘系统进行电、热老化试验,测量不同老化程度绝缘纸的电位衰减特性,计算并分析其陷阱特性演变规律。电老化试验中,设计了多层油纸绝缘介质电老化模型,结合老化过程中绝缘纸陷阱特性、局部放电现象、PRPD图谱、相对介电常数、电导率和微观形貌的演变规律讨论了陷阱变化对局部放电的影响及局部放电过程中电荷的输运特性。热老化试验中结合不同老化阶段绝缘纸的陷阱特性和绝缘纸表面电荷积聚消散特性讨论了热老化对绝缘纸电荷输运特性的影响,分析了正、负电荷的消散方式。研究结果表明未老化的Nomex绝缘纸以深陷阱为主,电老化过程中第一层绝缘纸的陷阱能级随着施加电压的增加而增加,第二、三层绝缘纸的陷阱能级下降,加压到15k V时第二层绝缘纸中产生大量浅陷阱;局部放电过程中第一层绝缘纸中体电导率与电压的增加导致绝缘纸表面的自由电荷数量与迁移距离增加,其为绝缘纸表面放电树枝长度与数量增加的重要原因之一;第二层绝缘纸中大量浅陷阱的存在使自由电荷的变化率与自由电荷数量增加,导致第二层绝缘纸中放电树枝长度剧烈增加。热老化实验中,随着绝缘纸老化程度的增加,空穴浅陷阱密度增加,空穴深陷阱密度下降,电子深陷阱与浅陷阱密度均增加;加压后未老化的绝缘纸表面电荷呈钟形分布,且在消散过程中仍能保持形貌,其消散方式以向绝缘纸内部消散与沿面消散为主;绝缘纸表面负电荷比正电荷更容易积聚且难以消散;热老化后绝缘纸表面电荷分布特性及消散方式不变,热老化一周期的绝缘纸中积聚的电荷量最少,电荷消散率最低,随着绝缘纸老化程度的增加,表面积聚电荷量与电荷消散速率增加,但正电荷与负电荷消散速度增加的原因不同,正电荷沿绝缘纸内部消散速度增加是其消散率增加的重要原因,负电荷沿绝缘纸表面消散速度增加是其消散速率增加的重要原因。