换流变压器作为直流输电系统的核心设备,其运行可靠性不仅关系自身的使用寿命,更关乎电力系统的安全稳定。然而,由于换流变压器供电容量与结构尺寸的失衡性增长,且两侧绕组内存在大量的高次谐波电流,使得其内局部过热的现象日益严重。当换流变压器热点温度（温度最高点）超过规定限值时,会加速其主要绝缘材料的老化,甚至造成绝缘击穿。因此,准确并快速获取换流变压器内部温度场分布特性以及热点温度信息,对换流变压器的绝缘设计有着重要的参考价值。目前针对换流变压器内部温度场分布特性的研究主要通过仿真计算的方式进行,但研究中的仿真模型过于简化且缺乏有效试验验证,因此部分结构的温度计算结果与实际情况有着较大偏差。此外,针对换流变压器带负载能力评估以及有关实时热点温度预测算法的研究较少,缺乏理论深度。为此,本文采用数值计算法探究了不同工况下换流变内部温度场分布特性,评估了换流变压器的带负载能力,针对仿真计算成本过高问题,提出换流变热点实时温度快速计算方案。本论文的主要研究内容如下:（1）分析了换流变压器运行时内部多物理场耦合机理,推导了自然油循环冷却方式下换流变压器的电磁-热-流耦合控制方程。（2）构建了计及匝间横向油道油流滞后效应以及挡油板导向作用的换流变压器二维轴对称仿真模型,并通过有限元法计算得到基波负载电流下换流变压器内部温度场分布特性以及热点温升;对一台35k V/800k VA的换流变压器样机开展了短路温升试验,将试验值与仿真值进行对比分析,以此验证仿真结果的准确性,为非正弦负载电流下的温度场分布计算提供有效模型;（3）根据换流变压器负载电流谐波频谱,并结合IEC61378-2标准计算了非正弦负载电流下换流变压器绕组损耗;将损耗计算值作为热-流耦合的载荷,计算得到考虑高次谐波影响的换流变压器热点温升;研究了不同运行条件下绕组热点温升变化,并对换流变压器带负载能力进行了评估。（4）构建了换流变压器三维仿真模型,就与二维轴对称模型部分差异进行了深入分析;为解决仿真计算成本高的问题,提出了利用差分进化算法叠加仿真的计算思路;提出了利用有理分式回归模型表征换流变压器热点温度与多特征量间的多维度非线性关系曲线,实现运行期内换流变压器热点温升的快速计算。