变压器油是一种广泛运用于电力设备绝缘的工程液体电介质。变压器油的绝缘性能，对于电力设备的安全运行具有极为重要的意义。国内外运行经验表明，在内外部冲击作用下，变压器油可能发生放电并导致故障，对电网的安全运行造成极大威胁。冲击流注发展过程是变压器油冲击放电的重要过程，冲击流注发展过程中的随机性是其重要特征。对冲击流注发展过程建立包含随机性特征的模型，有助于研究变压器油冲击放电的微观机理。本论文首先建立了包含随机特征的变压器油冲击流注发展模型。基于模型，研究了多种因素影响冲击流注发展的微观机理，最后，结合变压器的实际结构，开展了典型电极结构下油纸两相结构冲击流注发展微观过程的研究。论文包括以下主要内容：　　①分析影响变压器油冲击流注发展的物理过程，确定影响变压器油冲击流注发展过程的重要因素是空间电荷对电场的影响以及载流子在电场作用下的动态过程。利用泊松方程和对流扩散方程对冲击流注发展过程进行建模，并对方程的适用条件进行研究。通过理论分析与计算确定对流扩散方程中载流子产生与消失机制的表达式，并在冲击流注发展典型电场等外部条件下，对载流子的产生与消失机制进行研究，确定影响冲击流注发展过程的主要机制。对载流子的迁移率进行理论计算，并通过与文献试验结果的对比，选择合适的变压器油中载流子迁移率。根据冲击流注发展的物理过程对冲击流注发展过程中产生随机特征的物理基础进行研究，引入概率密度函数，建立反映冲击流注发展过程随机性的模型，并确定模型的边界及初始条件。　　②利用Comsol Multiphysics软件构造模型。基于Peclet数对方程对流项与扩散项的相互关系进行研究。对方程进行泰勒展开，根据截断误差，对方程具有稳定数值解的条件进行研究。基于Peclet数的表达式，研究消除求解过程中数值振荡的方法。基于冲击流注发展的物理过程，确定概率密度函数可能的参数选择。设计试验，获取冲击放电电流的试验结果。通过仿真结果与试验结果的对比，确定概率密度函数的相关参数。基于仿真结果，对冲击流注发展过程的微观过程和特征进行分析，并对随机特征进行讨论。　　③基于模型，改变间隙距离、电极结构及电压幅值对冲击流注的发展过程进行仿真。基于不同条件下冲击流注发展过程中电场、电压及空间电荷的分布规律，研究间隙距离、电极结构及电压幅值影响冲击流注放电的微观机理。当增大间隙距离保持外加电压幅值时，电场的初始分布没有较大变化，冲击流注发展过程的变化也较小。当电极结构改变为针板电极时，由于针板电极间隙中部的电场分布比针球电极间隙中部的电场分布更为平缓，电场强度下降速率较慢。针板电极可以在更大的范围内保持较高的载流子产生率。当冲击电压峰值由1.2 PDIV增加至1.5 PDIV时，由于载流子产生率与电场强度之间的超线性关系，最终放电电流也与外加电压呈超线性关系。通过升高外加电压100kV，研究快速流注的冲击放电特性。随着电压的升高，电场强度增加，空间电荷密度增加，空间电荷分布更为集中，冲击流注可以维持更快的发展速度以及更远的发展距离。　　④基于变压器的真实结构，研究绝缘纸对变压器冲击流注发展过程的影响。对油纸分界面的微观结构进行分析，在油纸分界面引入过渡区域。基于分形模型，对过渡区域的形态特征进行建模。通过对分形模型的解构，提出了一种计算过渡区域等效介电常数的方法，并与经典计算模型对比，验证计算方法的有效性。将过渡区域引入油纸分界面，并确定油纸两相结构中冲击流注发展的方程组，研究绝缘纸对变压器油冲击流注发展过程的影响。　　上述研究工作为研究变压器油的放电机理提供了理论支持，并为研究提高变压器油的绝缘性能提供了理论基础。