天然酯绝缘油已在配电变压器中推广应用,逐步向高电压等级、大型电力变压器推广,天然酯绝缘油的雷电冲击电压击穿机理亟待深入研究。目前针对雷电冲击电压下天然酯绝缘油流注放电发展的研究大多局限在流注放电的二维图像特征,缺少对流注放电三维特征相关的研究。针对上述问题,本文搭建了绝缘油中流注放电双光路观测平台,提取了天然酯绝缘油在雷电冲击电压下流注放电的三维特征信息,研究了天然酯绝缘油流注起始与发展的三维特性。主要内容包括:（1）搭建了天然酯绝缘油流注放电双光路观测试验平台,研究了双光路系统主、从脉冲匹配同步的阴影成像流注观测方法,实现了流注放电正视和侧视图的同步记录。对比研究了三种天然酯绝缘油（RDB、FR3、PFAE）和矿物绝缘油（25#克拉玛依）中的长、短油隙流注放电发展过程。（2）研究了流注放电通道边缘检测、骨架提取和最短路径计算等三维图像处理方法。结果表明,Canny边缘检测算法对流注放电轮廓检测的精度最高;K3M算法不改变流注放电通道骨架拓扑结构;Dijkstra算法可提取流注放电通道平面轴线信息。对流注放电通道的正视和侧视图轴线信息角点匹配,实现了基于多角度二维流注图像特征点匹配的流注放电通道三维特征信息提取,基于像素点积分运算进一步获得了绝缘油中流注放电主通道横截面积和体积计算方法。（3）研究了三种天然酯绝缘油和矿物绝缘油在不同雷电冲击电压下正负极性流注横截面、体积、分支夹角、轴向发展的变化规律。结果表明,与PFAE绝缘油和矿物油相比,RDB和FR3绝缘油中流注的横截面积、分支夹角较大,PFAE绝缘油最小;低粘度绝缘油的流注发展速度较高。同时,研究了天然酯绝缘油流注放电的三维形态特征,发现相同电压下RDB绝缘油的流注分支数最多,PFAE绝缘油的流注分支数最少;对比研究了正负极性下流注的三维形态,发现正极性流注放电通道容易分散发展,整体呈多分支细丝状,负极性流注放电主通道容易沿针尖方向竖直向地电极发展,整体呈树状。本文针对雷电冲击电压下天然酯绝缘油中流注放电三维特征研究不足的问题,采用三维图像处理方法提取流注放电的三维信息,系统地研究了天然酯绝缘油中流注发展的三维特征,这对研究天然酯绝缘油中流注放电机理,指导天然酯绝缘油电力设备的制造具有重要意义。