变压器是电网的核心设备,套管作为变压器的重要附属件,是连接电力系统和变压器的枢纽,正是因为套管在整个电能传输过程中起的作用非常关键,套管的可靠性很大程度决定了变压器及电网的安全稳定性。对于高电压等级变压器来说,绝缘故障是所有故障中概率最高的,因此对变压器套管内部绝缘问题进行详细的分析是十分必要的。目前套管绝缘研究大多都是针对套管自身耐压进行,缺乏与变压器相结合的研究,忽略了套管最终安装在变压器上的实际情况,因此有必要将套管与变压器的升高座一起,对套管内部的电场分布情况进行相关研究,提高套管内部绝缘可靠性的同时,达到升高座轻量化的目的。本文在变压器油的击穿理论分析基础上,讨论了套管尾部均压球周围的电场分布特征,着重介绍了变压器绝缘设计中重要的理论—油体积理论,在此基础上提出了变压器内部绝缘设计中许用场强的计算方法。本文以国网220 kV变压器的高压套管均压球和升高座为研究对象,重点分析套管尾部电场分布情况,采用了两种不同的电场仿真计算方法,表面电荷法和有限元法。在对均压球表面场强进行详细计算的基础上,分析影响均压球表面场强的因素,着重对均压球圆倒角和表面绝缘覆盖厚度进行研究计算。同时结合制造的可行性,得出圆倒角和绝缘覆盖厚度的优化方案。结合均压球表面场强优化措施,本文还对升高座直径进行了小型化的研究,借助于有限元法对升高座直径减小后的均压球表面电场变化情况进行了详细计算,同时运用油体积理论得到许用场强,保证具有足够的安全裕度。最后,将优化方案应用于实际220kV变压器套管上,对套管分别进行单独试验和全装配在变压器后的绝缘试验。所有绝缘试验顺利通过,从侧面证明了本文研究的优化方案具有可靠性。本文论述的均压球优化方案,从均压球圆倒角和表面绝缘包覆两方面进行,进而对升高座直径进行缩减,达到缩小升高座体积的目的,节约了制造成本,在解决实际问题的同时为今后相应电压等级套管升高座尺寸的选取具有一定的参考和指导意义。