换流变压器作为特高压直流输电系统的核心设备,其安全和可靠性尤为重要。换流变压器的主要绝缘形式为油纸绝缘。油纸绝缘因生产工艺缺陷或者在运行过程中受到电、热、力的联合作用,有较大概率形成集中性的绝缘缺陷,如空穴、气泡、裂纹等。缺陷处的电场强度高,局部放电导致缺陷不断劣化,最终可能导致绝缘失效。另一方面,换流设备及油纸绝缘缺陷所承受的电压工况复杂,不仅仅是单一的交、直流电压,更包括交直流复合电压、脉冲电压、谐波电压等其他复杂电压波形。不同电压条件会影响缺陷处的电场分布和空间电荷分布,进而对放电特性产生影响。因此针对油纸绝缘内部气隙开展不同外施电压下的局部放电实验,研究其局部放电特性具有重要意义。为获取复杂电压下油纸绝缘气隙放电特性及其变化规律,本文研究外施电压波形特征对油纸绝缘气隙的空间电荷分布、电场变化以及放电过程中空间电荷变化的影响规律,进而分析局部放电的放电特性。论文的主要研究内容有:（1）搭建了油纸绝缘内部气隙局部放电试验平台,通过脉冲电流法获取放电PRPD谱图与放电特征参量,分析了放电过程中气隙电压的变化情况及影响放电特性的影响因素。（2）研究梯形波电压作用下,其电压变化率、重复率、幅值与气隙放电谱图、特征参量的关联关系,分析不同电压波形特征参量下气隙电场分布、空间电荷分布的差异,进一步得到电压变化率、重复率、幅值对局部放电发展过程的影响规律,分析电压波形参数的变化对放电特征量的影响规律。（3）研究工频、高频交流、谐波及直流电压下的气隙放电特性。结合放电特征参量、放电起始、终止电压、PRPD谱图,研究交流电压波形参数对放电发展的影响规律并分析机理。从气隙电场和空间电荷电场的角度出发,分析电压波形参数对内部气隙放电特性的影响规律。得出电压幅值主要影响前半周残余背景电荷、本半周累积背景电荷的电荷量,进而影响放电特性;电压频率影响残余背景电荷、累积背景电荷的电荷量、电荷分布,同时引起原电场、电荷电场变化速率差异,进而影响放电特性。（4）基于微观粒子反应和流体力学模型搭建油纸绝缘内部气隙放电微观数值模型,研究放电过程中空间电荷的运动、分布情况。基于三电容等效模型,考虑气隙等值电阻变化以及空间电荷对放电发展的影响提出改进模型,对气隙放电发展过程中的电压分布及电压变化进行计算分析,推导得出部分放电特征参量的一般公式,与试验测试值进行对比分析,并通过仿真验证。研究内容有助于理解气隙放电微观机理,解析空间电荷在放电过程中的作用,同时,可得出电压波形参数及特征与气隙放电谱图、放电特征参量的关联关系,可为油纸绝缘设计提供一定指导意义。