聚丙烯薄膜因其出色的力学性能、热性能和电气性能而广泛地应用在高储能电容器中,然而极化和不均匀电场都会对聚丙烯薄膜的介电可靠性造成很大的影响,从而影响电容器运行的安全性和可靠性。本文研究了极化/去极化、不均匀电场和纳米氧化镁颗粒对聚丙烯薄膜介电可靠性、空间电荷、陷阱分布以及击穿特性的影响,基于极化/去极化电流法对不同厚度的聚丙烯薄膜以20kV/mm的电场强度进行极化/去极化实验,利用电声脉冲法(PEA)对不同极化/去极化程度和不同纳米氧化镁组分的聚丙烯薄膜的空间电荷积累情况进行了测量分析,利用等温表面电位衰减法对不同极化/去极化程度和不同纳米氧化镁组分的聚丙烯薄膜的陷阱密度和深度进行了计算,使用不同的电场结构和电极间距进行了直流击穿实验,并记录了击穿电压和击穿电流,以及测量了不同极化/去极化程度和不同组分添加的纳米氧化镁下聚丙烯薄膜的介电常数、介电损耗和体电阻率。利用canny算子和灰度共生矩阵的图像处理方法对击穿区域进行定量的分析处理,以揭示聚丙烯薄膜击穿特性的规律特征。研究结果表明极化/去极化和不均匀电场对聚丙烯薄膜击穿特性产生了显著的影响,随着极化/去极化程度的增长,介电常数、介质损耗和极化电流呈现增长的趋势,空间电荷积累的更严重,同时深陷阱的密度和深度也增加,导致空间电荷的积累和脱陷变得困难。随着电极间距和电场均匀度的增加,击穿电压、击穿孔面积和角二阶矩阵(ASM)呈现出增长的趋势。另外,随着极化/去极化程度的增加,击穿电压、击穿电流、击穿孔面积和角二阶矩阵呈现出下降的趋势。而随着纳米氧化镁含量的增加,改性聚丙烯薄膜的介电常数、介质损耗呈现增长的趋势,而体电阻率呈现先增加后下降的趋势。空间电荷的积累呈现出先下降后增多的趋势,深陷阱的密度和深度先增加后下降。击穿电压和击穿电流,以及击穿孔面积和角二阶矩阵都表现出先增加后下降的趋势,其中在1%纳米氧化镁含量时,表现出最优的性能。通过对聚丙烯薄膜可靠性和绝缘改性的研究,有利于提高聚丙烯薄膜的介电稳定性和可靠性,进而提高电力电容器在线运行的稳定性和安全性。