超特高压输电技术的发展对输变电设备的绝缘性能提出了更高的要求，特别是直流换流变压器，在交流、直流、脉动、直流极性反转等复杂运行条件下，要求其油纸绝缘不但具有高的交流耐受能力，在直流尤其是极性反转情况下的绝缘能力仍然很强，研究高性能的换流变油纸绝缘材料成为行业发展之必需。同时，从材料本质性能提高来改善油纸绝缘能力也面临着电气与材料领域交叉的理论和制备等难题。因此，论文选择研究纳米改性纤维素绝缘纸来提高油纸绝缘的性能，具有重要理论和实际价值。本论文的主要目的是制备出一种在交直流电场下均具有较高绝缘性能的新型绝缘纸。首先研究纳米TiO2改性绝缘纸的制备工艺，然后对新的改性绝缘纸的抗张强度、介电性能、工频下的击穿性能进行测试，得到最佳的配比。再对具有最优配比的新型绝缘纸交直流下的各种击穿性能、直流条件下空间电荷的积聚与消散特性进行研究，最后分析纳米TiO2影响纤维素绝缘纸绝缘性能的机理，本文的主要研究成果有：①研究得到了利用纳米TiO2改性绝缘纸的制备工艺和配比，在制备出纳米TiO2改性绝缘纸后，对纳米TiO2改性绝缘纸和未改性绝缘纸的抗张强度、介电性能、以及其在工频下的击穿特性进行对比分析，得到纳米TiO2的最佳添加量为3%，含3%纳米TiO2改性绝缘纸与未改性绝缘纸相比，抗张强度没有降低，工频下击穿场强、局部放电起始放电电压，直流下的击穿电压、局部放电起始放电电压都有大幅度提高；②含3%纳米TiO2改性绝缘纸与未改性绝缘纸相比，正极性直流下的击穿电压显著提高，预加正负极性电压后的正极性直流击穿电压均显著提高，能够在发生极性反转时保持更高的击穿电压，有利于降低击穿事故的发生。③首次研究成功了具有抑制空间电荷向绝缘纸中注入，降低绝缘纸内部电场畸变和加快空间电荷消散作用的纳米TiO2改性绝缘纸。PEA空间电荷测试表明不论较低、较高场强作用下，含3%纳米TiO2改性绝缘纸均具有抑制空间电荷向绝缘纸内部注入、降低内部场强畸变的作用。在去掉外加场强后，含3%纳米TiO2改性绝缘纸内部空间电荷消散速率大大提高。④首次分析得到了纳米TiO2提高纳米TiO2改性绝缘纸击穿性能和改善空间电荷积聚、消散性能的机理。纳米TiO2与纤维素间的强相互作用改变了纤维素与纳米TiO2接触面的结构，形成了类似多核模型的界面结构，有利于形成更多的陷阱；进一步通过TSC测试表明，纳米TiO2与纤维素的接触界面大大增加了绝缘纸中浅陷阱的数量，减少了深陷阱的数量。陷阱数量和能级的变化改变了绝缘纸的击穿性能和空间电荷性能。