随着真空电力设备向高功率、小型化方向发展,其绝缘部件承受的电场强度快速增加,对所用绝缘材料的绝缘强度提出了更高的要求。氧化铝陶瓷作为广泛应用的真空电力设备陶瓷绝缘材料,其绝缘强度主要取决于自身的成分和微观结构特征,微观缺陷结构的存在会导致氧化铝陶瓷内部产生电场畸变,造成介质发热量增大甚至引起局部放电,最终导致氧化铝陶瓷的绝缘失效。因此,研究氧化铝陶瓷典型缺陷结构的电场分布对探究其绝缘失效机理,指导其制备工艺,进而提高其绝缘强度具有重要意义。本文采用SEM图像和Voronoi图呈现的两种多晶体进行建模,对氧化铝陶瓷的细观结构进行表征,建立了包含缺陷结构的细观陶瓷模型,使用COMSOL Multiphysics仿真软件从二维和三维两个空间尺度研究了交流电压和直流电压下晶粒尺寸过大、玻璃相厚度过大、晶界角度不同造成的玻璃相分布不均以及存在气孔等典型缺陷结构对氧化铝陶瓷电场分布的影响。基于SEM图像法建模仿真和基于Voronoi图法建模仿真两种方法各有优劣、互为补充,得出了较为一致的结论。通过细化晶粒对晶粒尺寸进行优化,建立了不同晶粒尺寸的细观模型,仿真结果表明:晶粒尺寸的变化对氧化铝陶瓷内部电场畸变的影响较小;调整玻璃相厚度并考虑厚度变化后致密度的影响,建立了不同玻璃相厚度的细观模型,仿真结果表明:在交流电压下,玻璃相厚度过大会导致玻璃相处电场强度增加、电场畸变程度加重,而在直流电压下,玻璃相厚度仅通过影响几何形状造成氧化铝陶瓷内部电场畸变区域增大;统计细观模型电场分布图中不同角度玻璃相的电场分布发现:在与电场方向平行的切面上,交流电压下,晶界方向与电场方向垂直时玻璃相的电场强度最大,而直流电压下的玻璃相电场分布规律与交流电压下相反,电场畸变程度更大;在细观模型中建立了不同位置、形状、尺寸、分布的气孔缺陷,仿真结果表明:气孔缺陷是导致电场畸变最主要的因素,晶界交点处玻璃相中的气孔电场强度比晶粒内部的高,消去气孔的棱角后可使电场畸变的程度降低,气孔尺寸只对电场畸变范围的影响较大,气孔的团聚现象会导致电场畸变程度的增加。