油浸式变压器作为电力系统中重要的电力设备之一,其性能将直接影响电力系统稳定运行。变压器油是油浸式变压器中重要的绝缘散热材料,在高场强下会出现灌木状或丝状流注放电通道。一旦流注贯穿电极,将产生高电导性电弧,导致电极间发生短路,造成击穿事故。往变压器油中添加一定量的TiO2纳米粒子后能够明显提高变压器油的绝缘击穿性能。试验发现纳米粒子的加入使变压器油中正流注发展速度变慢,且流注通道直径变粗,通道数变多,伴随着大量分支。国内外主要从空间电荷的角度来解释纳米改性变压器油的击穿性能的变化,而纳米粒子如何引起流注形态变化的机理还尚不明确。本文首先建立了基于针-球电极的二维轴对称纯油流注仿真模型,基于纳米油中热刺激电流特性并建立了基于陷阱理论的纳米油中流注发展模型。对比分析了仿真结果与试验结果,验证了仿真模型的正确性。场致分子电离的流注发展模型可以较好地反映变压器油中流注的发展过程;纳米油中产生了大量的浅陷阱,纳米油中更多的陷阱是变压器油中流注速度降低的原因之一。其次,为了分析纳米粒子诱发流注分支的机制,基于场致电离理论建立了固液复合介质中正流注仿真模型,对比研究了悬浮颗粒对变压器油中流注的发展过程的影响。仿真结果发现,悬浮颗粒的极化引起附近油中电场发生畸变,加强局部电场强度。如果电场畸变区域能够引起足够的油分子电离,将可能诱发流注分支的产生;其中,流注发展受悬浮颗粒影响的程度与悬浮颗粒的粒径,介电常数以及相对流注的位置有关。悬浮颗粒的粒径越大、介电常数越大以及颗粒靠近流注边缘更容易诱发流注产生分支。最后,针对纳米级颗粒无法改变流注发展特性这一现象,论文分析了纳米粒子与变压器油分子间双电层结构及其厚度,研究了双电层中陷阱分布情况并建立了电子在纳米粒子双电层结构的迁移模型,研究了纳米粒子诱发流注分支模型。纳米粒子与变压器油分子形成的双电层厚度长达22微米;由于双电层中的电荷分布服从Born分布,因此越靠近纳米粒子表面,变压器油的偶极子转向极化和电子极化越多,从而导致局部陷阱密度越大。当电离产生的电子穿过双电层中时,其迁移率也就越低,导致原本流注头部电荷密度分布发生变化,诱发流注分支。