特高压换流变压器阀侧套管是特高压直流输电工程的关键设备之一，其运行状态直接影响直流系统的稳定性。随着输送容量与电压等级的不断增加，套管均压、均热问题日益突出。换流变阀侧套管结构复杂，大负荷下散热困难容易导致过热故障，且内外温度梯度大，绝缘电导率受温度影响呈非线性分布，导致内部电场发生畸变，严重影响套管寿命及安全可靠运行。本文以特高压换流变阀侧套管为对象，研究套管的温度分布特性和温度对电场分布的影响，并通过结构优化及材料改性来改善电热场分布，主要工作和结论如下：
　　本文建立了±800kV特高压换流变压器阀侧套管模型，利用有限元仿真软件COMSOL对套管的电热场进行了仿真计算，分析套管的温度场分布特性并对比研究耦合温度场前后的电场分布。研究了套管直径、内外导杆气隙宽度及电容芯子结构参数变化对套管温度分布的影响，发现内外导杆间气隙变化对温度场影响最为明显。采用优选结构参数对套管进行优化，发现优化后套管载流能力可达4500A，且最高温从149.206℃下降到109.439℃，满足IEC60137:2008中所规定的120℃温度限制；对比分析了优化温度场前后的电场分布规律，发现优化温度场后电场分布得到改善。考虑到更高电流情况下结构参数优化困难，探索了基于材料改性的热场优化，利用纳米填充和物理共混法制备了环氧树脂和氮化硼(BN)的复合材料，研究了不同BN质量分数对材料热导率的影响规律，设计了散热装置对复合试样的热消散能力进行研究，利用改性后的试样代替纯环氧树脂进行了套管温度场仿真，结果表明材料改性可以提高绝缘导热性能进而改善套管温度分布，且改善的温度场分布有利于优化直流下套管电场分布。
　　本文利用有限元仿真软件研究计算了换流变压器阀侧套管的电热场分布特性及温度场对电场分布的影响规律，通过结构优化、基于纳米填充和物理共混的材料改性方法改善了套管温度场的分布，并进一步优化了直流作用下套管电场分布，以期为实际工程中的换流变压器阀侧套管的优化及设计提供理论基础与实验支撑。