油纸绝缘作为换流变压器的主绝缘,其绝缘性能直接关系到换流变压器的可靠性。特高压直流输电技术的发展对油纸绝缘系统的机械性能与电气性能提出了更高要求,研究更高性能的油纸绝缘材料成为必然趋势。本文以纤维素绝缘纸为研究对象,提出纳米纤维素改性方法,研究纳米纤维素添加对绝缘纸机械与电气性能的影响,旨在获得具有高机械强度与电气性能的改性绝缘纸。本文主要研究内容及成果如下:（1）制备了不同质量分数的纳米纤维素改性绝缘纸,测试了试样的化学结构、抗张强度、介电性能和击穿强度,发现改性绝缘纸的机械强度与电气性能均得到提升。基于分子动力学仿真方法,搭建了不同质量分数的纳米纤维素改性绝缘纸模型,探究了纳米纤维素对绝缘纸微观结构的影响。结果表明:纳米纤维素可以减小绝缘纸自由体积比、增加氢键数目、阻碍纤维素链运动,从而提升绝缘纸绝缘性能。（2）通过对不同质量分数的纳米纤维素改性绝缘纸进行加速热老化试验,获得了纳米纤维素添加量对绝缘纸热稳定性能的影响规律,发现相较于未改性绝缘纸,改性绝缘纸聚合度下降速率降低,水分生成量减少,机械与电气性能提升。基于分子模拟技术与化学反应原理,结合傅里叶红外光谱,揭示了纳米纤维素通过增加氢键、填充气隙提升绝缘纸机电性能,通过消耗小分子酸提升绝缘纸热稳定性能的机理。（3）通过对不同质量分数的纳米纤维素改性绝缘纸进行加速电老化试验,获得了纳米纤维素添加量对绝缘纸耐电性能的影响规律,发现相较于未改性绝缘纸,改性绝缘纸聚合度下降速率降低,水分生成量减少,局放起始电压升高,机械与电气性能提升。基于等温放电电流法,获得了不同纳米添加量绝缘纸陷阱能级的分布规律;基于界面多核模型,构建了纳米纤维素与纤维素链的界面结构模型,揭示了纳米纤维素通过引入陷阱,抑制空间电荷积聚提升绝缘纸耐电性能的机理。