变压器的油纸绝缘系统在电磁场、高温、机械应力和水分等多种因素的协同作用下逐渐老化,导致变压器的电气和机械绝缘性能随同劣化,所以油纸绝缘系统性能的优劣决定了变压器的使用寿命。水分作为油纸绝缘老化的产物和催化剂,是加速油纸绝缘系统老化的一个关键因素,因此准确地评估油纸绝缘系统的水分含量具有十分重要的学术意义。现有研究主要是定性分析时域介电谱与油纸绝缘老化状态之间的相关关系,如何采取有效的方式提取出特征量,定量评估油纸绝缘老化程度和水分含量,特别是不受变压器的几何尺寸影响的特征量一直是该领域的研究难点,因此针对这些问题进行进一步研究具有重要的实际意义。本文在实验室条件下对不同老化程度和水分含量的油浸绝缘纸试样进行PDC测试,分析了上述条件对极化去极化电流曲线的影响,基于扩展Debye模型和传递函数分析法分别提取了评估老化程度和水分含量的时域介电特征量。研究结果表明:低水分含量条件下,大时间常数极点对油浸绝缘纸聚合度十分敏感,能够定量评估绝缘纸的老化程度;对系统极点进行有效信息融合,提取出的优化特征量避免了极点的选取方式给评估准确性带来的影响,在定量评估绝缘纸板老化程度时具有更高准确性,并且,此特征量与绝缘纸板的尺寸大小和几何结构无关;传递函数零点对绝缘纸水分含量十分敏感,其中临界零点包含的绝缘纸水分含量信息最为全面且干扰信息最少,表征绝缘纸水分含量效果最好,对各零点进行有效信息融合提取出的优化特征量在评估绝缘纸水分含量时具有更高的准确性,并且,此特征参量也与绝缘纸板的几何尺寸无关。通过不均匀加速热老化实验,分析了实际不均匀老化条件对表征老化程度和水分含量的时域介电特征量评估效果的影响。试验结果表明:不均匀热老化试样的修正Debye模型和扩展Debye模型参数间差别非常小,可以用扩展Debye模型对不均匀老化的绝缘纸进行描述;任一层绝缘纸的聚合度皆不能作为衡量不均匀老化绝缘纸老化程度的指标,但是中间层绝缘纸聚合度与所提特征量相关关系最好,可以期待有一个能够衡量不均匀老化绝缘系统老化程度的综合聚合度与所提的极点特征量之间存在定量关系·,在绝缘纸不均匀老化一定时间后,提取的时域介电特征量与绝缘纸水分含量之间依然存在较好的函数关系,其评估准确性受到不均匀老化的影响非常小,即不均匀热老化情况下,提出的时域介电特征量依然对绝缘纸水分含量十分敏感,因此,此特征量更加适合用于现场服役变压器的绝缘系统老化状态评估。