本文介绍了变压器绝缘油和绝缘纸的理化特性及老化机理,概括现有的变压器绝缘性能和故障情况诊断方法,相较其他方法的测试缺陷和不足,本文采用介电响应法中的频域介电谱法(FDS)研究变压器油的绝缘状态,总结分析其国内外研究现状及发展趋势,并详细介绍了介电响应相关理论。在介电响应相关理论的基础上,结合国内外专家学者的研究成果,从理论上分析变压器油中水份含量与复介电常数的关系,并根据介电弛豫理论,引入复介电常数经验公式推导出扩展Debye模型,使之频域图更接近变压器油实测出的FDS曲线。并用实验验证出理论分析与实测数据具有良好的一致性。最后设计并搭建变压器绝缘油测试系统平台,模拟现场实际情况对变压器油进行实验室加速电热联合老化实验,分析油中不同水份含量、不同老化因素对FDS曲线的影响,并应用电介质理论对所测得的FDS曲线进行理论分析。其中,介电常数实部ε’在高频10-1～104 Hz段受频率影响并不明显,但在低频10-3～10-1 Hz段以及介电常数虚部ε"和介质损耗角正切值tanδ均随频率的减小、油老化程度的逐渐加深和油中含水量的增多而明显增大。进行电-热联合老化的变压器油FDS曲线中段相较单纯热老化的油更高,在低频和高频段基本重合。加入绝缘纸的老化油样,其FDS曲线的中低频段较纯油的更高些。