电力变压器作为电力系统的关键设备,如果在运行过程中出现故障,不仅会造成电力中断,同时还会带来难以估量的经济损失。根据电力变压器的相关故障统计,绝缘故障是变压器的主要故障类型,而局部放电又是造成变压器绝缘劣化和损坏的主要因素之一。在变压器绝缘系统中,油纸绝缘是最为常见的绝缘结构,并且气隙放电是油纸绝缘中常见的典型局部放电形式之一,是一个复杂的、长时间的动态发展过程。因此深入研究整个气隙放电过程的阶段发展特征,对于了解气隙放电发展过程的状态变化,探索新的局部放电放电状态在线监测方法,提高绝缘的潜伏性故障诊断准确率,从本质上削弱或减缓局部放电对绝缘性能影响,不仅具有重要的理论意义,还具有很大的应用前景。论文根据研究需要对标准CIGRE Method II气隙放电模型进行改变,然后基于实验室模拟试验平台,采用恒压法,利用脉冲电流法进行了大量的气隙放电试验;深入研究放电过程中气隙放电能量变化和分布特征,提出以能量“熵”作为气隙放电发展的新特征参量;根据新特征参量在气隙放电过程中的“阶跃”特征将整个气隙放电发展过程进行阶段划分;并通过油中溶解气体、气隙中产气特征、能谱分析、平均电气强度和放电信号能量对不同阶段下的新特征参量变化关联性进行了相关分析,最终利用新特征参量的阈值特性提出一种阈值识别方法来实现对整个气隙放电过程的发展阶段在线识别。取得的主要创新成果有:在气隙放电发展过程中油中溶解气体与放电信号的能量水平具有相关性,不同能量水平其产气特征具有不同的发展特性;气隙内电负性气体含量交替性的减增变化造成放电过程中主要放电形式发生交替转换,使得放电信号能量分布出现局部突变。引入高聚物能带理论,研究了放电发展过程中油纸绝缘结晶度的发展变化特征,分析了油纸绝缘结构中结晶区的变化对整个放电过程中信号能量变化的影响,得到了放电发展过程中信号能量水平发展变化特征;分析了结晶度的改变对油纸绝缘平均电气强度的影响,得到了放电发展过程中的平均电气强度变化规律。利用放电发展过程中能量水平的发展特征和能量分布变化特征,提出以小波包能量“熵”作为放电发展过程中放电状态变化的过程特征参量,并将能量“熵”的突变特征作为标识符将整个放电过程划分为了四个发展阶段,不同发展阶段改变分别表征发展过程中放电状态的转换。研究了放电发展过程中油纸绝缘上化学基团的生成情况,分析了不同阶段下化学基团的产生规律;分析了不同阶段下油中产气特征的变化规律,并与实际中油纸绝缘故障的诊断进行对比;分析了不同阶段下新特征参量变化规律与相关特征信息之间的关联性。利用新特征参量的阈值性特点,提出一种基于阈值判定的气隙放电发展阶段识别方法,并通过对样品的结晶度和平均电气强度以及油中溶解气体的分析,说明了该方式的可行性,为油纸绝缘放电状态的在线识别提供了新的思路。