高电压绝缘技术应用于国民经济的众多部门,高压输变电设备的绝缘问题日益成为电网故障频发的重点所在。电力变压器作为电能传输和配送过程中能量转换的核心,是电网能够安全稳定运行的最关键设备之一。油浸式套管作为变压器的外部连接装置起着支撑和连接绝缘的作用,实现与外部电气网络的连接,其绝缘状态关系到变电设备的稳定和安全运行。套管的内绝缘故障中水分被认为是除温度外危害套管的最关键因素。目前关于油浸式套管电容芯子的水分分布特征和受潮状态对套管运行下的电热场分布还未见相关报道。本文通过有限元仿真、实验验证等手段分析了套管电容芯子在不同受潮状态(入侵点水分含量、温度、时间)下的水分分布;通过模拟电容芯子的水分分布特征,研究了不同受潮状态对套管电热场分布的影响。基于电容芯子实际尺寸在COMSOL Multiphysics平台上构建110kV油浸式套管电容芯子的有限元仿真模型。根据费克第二扩散定理仿真计算了套管在油枕油位显示仪、法兰部位、上瓷套裂纹处渗透进入水分后的电容芯子在不同受潮状态下的(入侵点油中水分含量不同,水分入侵时间不同,水分入侵所处温度不同)径向和轴向水分分布特征,利用卡尔费休滴定法实验测试多层绝缘纸缠绕的金属棒在水分入侵下的径向水分分布,实验验证了仿真模型的可靠性。构建110kV油浸式套管静电场的仿真模型,计算套管在额定交流电压下的电位和径向电场分布,并分析铝箔极板对套管径向电场分布的影响。对于交流电容式套管,受潮仅通过改变绝缘介质的介电常数以影响电场的分布,电介质随温度的变化不大,可忽略温度场带来的变化,根据这一特性研究了不同受潮状态(入侵点水分含量、入侵时间)对套管径向电场分布的影响。构建110kV油浸式套管电热耦合仿真模型,计算套管在不同加载电流下的稳态温度场分布,对比分析电容芯子不同载流下的径向温度场分布和导电管在额定电流下的轴向温度场分布。计算套管在开天窗检修和恢复运行两种暂态状态下电容芯子的实时温度变化特征。根据受潮状态对介质损耗的影响特性(改变相对介电常数、介质损耗因数正切值、电场强度),分析不同受潮条件(入侵点水分含量、入侵时间)对套管温度场分布的影响,以此研究为现场评估受潮状态下套管热点温度的位置和大小提供参考。