环氧树脂因其优异的绝缘性能和机械性能而广泛应用于直流换流阀、饱和电抗器、直流套管与气体绝缘开关等电气设备。直流电场下环氧树脂的高绝缘性导致其表面极易因载流子注入而积累大量电荷,电荷积累所导致的电场畸变可能导致系统绝缘强度明显下降,甚至引发沿面闪络和击穿,从而威胁设备运行安全。本文首先研究了纳米复合对环氧树脂击穿和闪络性能的影响规律,在此基础上研究了基于纳米复合的表层氟化修饰对环氧树脂表面电荷动态特性的影响规律,获得了不同修饰参数下环氧树脂在空气、SF₆和真空中直流闪络特性并对其影响机制进行了分析。主要研究内容如下:（1）采用共混法制备纳米粒子质量分数分别为0、1、3和5 wt%的环氧树脂/Al₂O₃纳米复合介质,研究纳米含量对其介电性能、电荷动态特性、体表电阻率、交直流击穿特性以及直流沿面闪络特性的影响规律。结果表明Al₂O₃纳米粒子质量分数为1 wt%时复合介质的表面电荷衰减速率最低,体表电阻率最高,直流击穿电压最高而直流闪络电压最低。通过纳米电介质的交互区模型对实验结果进行分析,结果表明理论模型与实验结果具有较好一致性,发现电荷积累可能导致环氧树脂直流闪络电压下降。（2）利用表层氟化修饰系统对环氧树脂/Al₂O₃纳米复合介质进行不同反应时间下的表层氟化修饰,并对修饰后试样的化学结构特性、微观形貌特征等性能进行分析,得到氟化修饰与纳米复合对环氧树脂化学结构和形貌特征的影响规律。利用针-栅-板电极对试样进行充电并用静电电压表获取其表面电位及其变化规律,得到修饰时间及纳米粒子质量分数对试样表面电荷消散特性的影响规律。总结氟化修饰时间及纳米粒子质量分数对环氧树脂陷阱能级及其密度分布的影响规律。结果表明氟化修饰可以明显增加环氧树脂表面电荷衰减速率,而纳米复合可以在一定程度上减小氟化环氧树脂表面电位衰减速率,且氟化修饰使环氧树脂体积电阻率略有下降,直流击穿电压略有上升。（3）研究了表层氟化修饰及纳米复合对环氧树脂直流闪络性能的影响。发现通过氟化对环氧树脂表层分子成分和结构进行调控可以提高环氧树脂在空气及SF₆气氛中的闪络电压,且在空气中提升效果更明显。纳米复合将导致氟化环氧树脂的闪络电压略有下降,但仍然高于未氟化样品,说明抑制电荷积累可以提升环氧树脂在空气及SF₆气氛中的直流闪络电压,结合表层氟化纳米复合环氧树脂直流击穿电压测试结果,表明通过纳米复合与表层氟化可以同时提高环氧树脂直流击穿和闪络电压。而在真空中表层氟化所导致的表面陷阱能级降低将导致环氧树脂真空直流闪络电压明显下降,氟化层所具有的较低陷阱能级与较高的二次电子发射系数易使环氧树脂产生二次电子雪崩而降低闪络电压。