天然酯绝缘油作为一种具有高燃点、环境友好型液体电介质,已在配电变压器中得到很好的工程应用,并逐步开始应用于高电压等级大型电力变压器中。由于天然酯绝缘油与矿物绝缘油组成分子结构不同,导致其中带电粒子产生与消散规律有别于矿物绝缘油。随着天然酯绝缘油在大型电力变压器中推广应用,高场强下天然酯绝缘油及其油纸沿面放电带电粒子产生与传播机制的研究至关重要,需要对上述科学问题进行系统的研究,从而为高电压等级天然酯绝缘油电力变压器绝缘结构设计和运行维护等提供实验数据和理论支撑。针对上述问题,本文研究了天然酯绝缘油及其油纸沿面流注动态变化规律以及天然酯绝缘油流注抑制方法,主要包括以下内容:（1）搭建了极不均匀电场下绝缘油中流注动态变化特性观测平台,获得了绝缘油雷电冲击击穿电压、放电电流、流注发展过程流注灰度演化图像等基础试验数据。根据流注放电电流、流注灰度图等参数,分析了雷电冲击电压下典型天然酯绝缘油流注产生与传播过程。首次发现正极性雷电冲击电压下天然酯绝缘油中流注在传播过程中所存在的低电荷密度“先行分支”。该分支能够有效提升其内部带电粒子产生速率,进而使其演变为流注的主分支。此外,利用超高速分幅相机获得了天然酯绝缘油中流注起始与传播过程中的发光图像。流注光辐射强度与流注分支灰度值呈正比,且先行分支的光辐射能够促进流注头部带电粒子的产生,从而促进流注在绝缘油中传播。流注在临近板电极时的发光强度显著高于流注的主分支,且其传播速度远大于平均速度。（2）采用基于密度泛函理论的量子化学计算方法,仿真计算了天然酯绝缘油分子电离能和电子亲和势,分析了碳链数、双键和链长等分子结构参数对天然酯绝缘油分子电离能、电子亲和势影响规律,其中双键个数和碳链个数分别对分子电离能和电子亲和势影响显著。利用所搭建的绝缘油放电观测平台研究了酯类分子结构对天然酯绝缘油中流注传播和消散过程影响规律。在正极性雷电冲击电压下流注在低电子亲和势而高电离能的单链脂肪酸酯中的传播速度比在高电子亲和势而低电离能的甘油三脂肪酸酯中更快,而在负极雷电冲击电压下前者流注速度慢于后者。建立计及电子与分子碰撞过程放电仿真模型,仿真研究了天然酯绝缘油中流注电场和空间电荷分布规律,结果证实了正极性流注中电子与分子的碰撞过程能够提升流注头部电荷密度,促进流注在绝缘油中传播。而在负极性流注中电子越容易被分子吸收,流注头部电场强度越高,从而促进流注在绝缘油中传播。（3）通过构建适用于绝缘油油纸沿面流注动态变化特性的试验观测系统,获得雷电冲击电压下油纸沿面流注传播和消散过程中的电压、电流和流注阴影图像。在正极性雷电冲击电压下单链脂肪酸酯油纸沿面流注起始阶段电荷密度低于甘油三脂肪酸酯中相应分支且前者空间电荷在迁移过程中所受到的阻力更小,使其流注头部空间电荷更容易往油中扩散,从而使其主分支能够在绝缘油中传播。单链脂肪酸酯中主分支在绝缘油中的传播增加了传播距离,从而使其正极性油纸沿面击穿电压略高于纯油击穿电压。在负极性雷电冲击电压下,绝缘纸板的存在促进了单链脂肪酸酯负极性油纸沿面流注的发展,从而降低其负极性油纸沿面击穿电压。此外,负极油纸沿面击穿过程对绝缘纸板损伤更大,油纸沿面流注更容易沿着纸板表面损伤的碳痕迹传播,从而降低损伤后的油纸沿面击穿电压。（4）针对天然酯绝缘油在正极性雷电冲击电压下易于产生快速流注的难题,提出了在天然酯绝缘油中掺杂紫外吸收分子的方法,来抑制流注在绝缘油中传播。基于密度泛函理论的量子化学计算方法仿真计算了绝缘油分子和光吸收分子电离能、电子亲和势以及激发能等参数,选取电离能与甘油三脂肪酸酯电离能相近且具有不同波段紫外光吸收能力的分子。利用所搭建的绝缘油中流注放电观测平台,研究了具有不同波段紫外吸收分子对天然酯绝缘油中流注起始与传播过程的影响机制,发现采用与甘油三脂肪酸酯电离能相近且最大吸收波长与甘油三脂肪酸酯第一激发态能量相近的分子能够有效抑制天然酯绝缘油中流注的发展,从而显著提升天然酯绝缘油雷电冲击击穿和加速电压。上述研究工作,不仅为高电压等级天然酯绝缘油电力变压器中绝缘油的选取提供理论指导,而且还可以为天然酯绝缘油电力变压器绝缘结构设计与实际运行维护提供了试验数据和理论支撑,促进了天然酯绝缘油在高电压等级大型电力变压器中应用。