大型油浸式变压器是电力系统中的关键设备之一,其绝缘状态的优劣关系到电力系统能否正常稳定运行。油纸绝缘系统是变压器的主绝缘系统,油纸绝缘系统的老化直接影响变压器的运行状态和使用寿命。因此,准确评估变压器油纸绝缘老化状态对于保障电力系统安全稳定运行具有重大意义。近年来,基于电介质弛豫理论的频域介电谱（FDS）技术因无损测量、抗干扰能力强等优点被广泛应用于油纸绝缘老化状态评估领域。目前,国内外学者基于FDS技术对变压器油纸绝缘状态进行评估的研究工作大多局限于绝缘处于均匀老化状态。然而,在变压器运行过程中由于铁芯热辐射以及油流等因素的影响,导致油纸绝缘系统出现不均匀热老化现象,针对油纸绝缘不均匀热老化状态下的绝缘状态评估目前还鲜有研究。现阶段亟需一种可以快速、灵活、准确获取多种不均匀热老化状态油纸绝缘FDS数据的方法,为变压器油纸绝缘不均匀热老化状态绝缘评估提供样本数据。近年来,有限元方法（FEM）凭借网格剖分灵活,计算速度快、精度高等优势被广泛应用于电介质多物理场下激励响应仿真分析计算。因此,在充分掌握变压器固体绝缘介电频率响应特性的基础上,可利用FEM仿真技术构造不均匀热老化条件下油纸绝缘FDS数据仿真模型,为实现油纸绝缘不均匀热老化状态下的绝缘评估提供充足、可靠的样本数据。针对上述问题,本文分别搭建了用于分析油纸绝缘不均匀热老化特性的物理模型以及实物模型。通过对实物模型进行FDS测试,得到了考虑不均匀热老化状态的油纸绝缘实测FDS曲线。在此基础上,构建了油纸绝缘系统不均匀热老化FDS仿真模型,并计算得到仿真FDS曲线。最后,通过误差分析验证了所提FDS仿真模型的可行性。本文提出的FEM仿真方法考虑了不均匀热老化效应对油纸绝缘介电响应特性的影响,为变压器绝缘不均匀老化状态评估提供样本数据支撑。论文取得的创新型成果有:（1）构建模拟油纸绝缘不均匀热老化特性的物理模型及实物模型。现阶段缺少有效模拟油纸绝缘系统不均匀热老化状态的物理模型以及实物模型。本文首先结合变压器油纸绝缘系统不均匀热老化特性及传统XY模型理论,分别构建了油纸绝缘径向以及轴向不均匀热老化修正XY物理模型。进而,在实验室条件下通过加速热老化等实验搭建具有不同不均匀热老化状态的复合绝缘实物模型。通过对实物模型进行FDS测试,得到油纸绝缘不均匀热老化FDS测试数据。（2）为FEM仿真模型提供FDS材料预测参数。本文在充分掌握变压器固体绝缘介电频率响应特性的基础上,将FEM仿真技术作为模拟不均匀热老化介电响应特性的研究平台。在FEM仿真过程中需要绝缘材料的FDS数据作为仿真模型的材料参数。为了增加FEM仿真模型的灵活性,摆脱仿真模型对FDS测试参数的依赖,本文通过对不同老化程度绝缘纸板样本FDS参数进行非线性拟合的方式实现了对仿真模型FDS材料参数的预测,并最终通过测试数据与预测数据对比,验证了材料参数预测结果的准确性。（3）构建油纸绝缘不均匀热老化仿真模型并进行FDS仿真计算。将预测得到的FDS材料参数输入仿真模型,构建二维（2-D）不均匀热老化FDS仿真模型并进行FDS仿真计算。进而,考虑油纸绝缘系统几何结构以及电场不连续效应,将2-D仿真模型扩展至三维（3-D）。最后,通过分析FDS仿真曲线及实测曲线间多种误差指标,验证了所提不均匀热老化FDS仿真模型以及2-D模型向3-D扩展过程的可行性和准确性。