油纸绝缘是油浸式电力变压器等电力设备中最基本、最主要的组合绝缘形式,油中溶解气体分析（Dissolved Gas Analysis in Oil,DGA）方法目前虽然应用广泛,但因三比值法存在编码缺损等问题,限制了该方法的深入应用。分子模拟技术作为现代科学研究模拟计算方法的一种具体形式,从分子、原子层面揭示物质的微观动力学特性,在诸多领域得到应用和重视。本文旨在应用分子模拟技术,从微观层面揭示气体分子在油纸绝缘的运动机理,以期对DGA方法的深入应用和油纸绝缘老化评估奠定理论基础。首先,采用分子动力学方法,将Nomex绝缘纸的主要成分MPIA纤维分为晶区与非晶区两部分,在温度从343K至423K范围内,分别从力学参数、氢键、链运动、自由体积分数等多角度分析MPIA纤维的热稳定性。结果表明:在相同温度下,晶区的杨氏模量E、剪切模量G、体积模量K均为非晶区的2倍左右;晶区的不可压缩性、刚性、抵抗弹性形变的能力及可塑性强于非晶区,但延展性及韧性不如非晶区;晶区的氢键网络结构更稳定,自由体积分数小于非晶区,热稳定性更强。其次,分别对Nomex纸与矿物油、植物油的组合绝缘系统进行加速热老化实验研究,分析不同老化阶段下油中溶解气体特性,结果表明:在相同条件下,除C₂H₂外,处于不同老化阶段的特征气体含量呈增加趋势,植物油中的产气量明显高于矿物油,且两者特征气体组分含量不同,但CO和CO₂含量都较多;CH₄和C₂H₆为矿物油与植物油在热老化过程中的主要特征气体产物;在利用CO₂/CO比值判断Nomex绝缘纸的老化情况时,要考虑不同种类绝缘油所产生的影响;在老化实验的中后期,矿物油与植物油中溶解气体烃类总体含量基本相同;利用IEC改良三比值法对特征气体进行分析,表明现有的油中溶解气体法不适用于Nomex绝缘纸与植物油的复合绝缘系统,需要建立新的理论体系。最后,分别对Nomex纸与矿物油和植物油所构成的组合绝缘系统中所产生的七种特征气体分子（H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆）的扩散行为进行分析研究。从扩散系数、自由体积分数以及气体与绝缘介质间的相互作用能等多角度进行分析。初步结果表明:特征气体分子在矿物油中的扩散系数最大,在MPIA纤维中的扩散系数最小,两者大小相差一个数量级;对于同类型气体分子,相对分子质量越大,扩散系数越小,扩散能力越弱;气体分子在绝缘介质中的自由体积分数主要由气体的Van der Waals半径决定;气体的扩散能力与其自由体积分数、气体与介质之间的相互作用能密切相关;气体分子的初始位置对其在油纸复合绝缘体系中的扩散至关重要。CH₄分子在Nomex纸-矿物油复合绝缘体系中扩散时,在纤维中产生的CH₄气体大多聚集在油纸界面处,而在油中产生的CH₄小部分也会扩散至纤维表面进行附着,一般难以进入纤维内部,在扩散过程中基本表现为各向同性的。C₂H₆分子在Nomex纸-植物油复合绝缘体系中扩散时,纤维中产生的C₂H₆一直被束缚于纤维中,少部分能够扩散至油纸界面处。C₂H₆在油纸绝缘体系中的扩散表现出各向异性特性。各模型中静电相互作用E_elec在总的势能E中占比很小,起主要作用的是Van der Waals相互作用。本文采用分子模拟技术所取得的研究结论,进一步完善了气体在油纸绝缘中的扩散理论,为变压器油中溶解气体分析提供理论参考,同时也为油纸绝缘老化评估、故障诊断奠定理论基础。