近十年,我国高速铁路迅速发展,在高寒地区已接通并规划多条主干高铁,如哈大高速铁路、兰新高速铁路等。随着高寒地区高铁覆盖率提升,保障高铁运营安全至关重要,其中首要任务便是确保高铁牵引供电系统不间断供电。该系统作为高铁唯一动力能源,牵引变压器是其中的关键设备,而变压器附属高压套管负责将高低压引线从变压器内部引出并与外界电网进行联络,其正常运行是牵引供电系统可靠供电的重要保障。为了保障高寒环境下牵引供电系统的安全可靠运行,为特定地区电力设备的维护提供建议,本文开展了低温下油纸绝缘套管局部放电发展规律研究和局部放电严重程度评估。本文为模拟高寒地区高速铁路油纸绝缘套管的运行工况,搭建了低温局部放电试验平台。从平均放电量、最大放电量、脉冲重复率三方面研究分析油纸绝缘局部放电的发展特性,并综合三者在放电发展过程中的变化趋势将放电全过程划分为3个阶段,基于放电量图形和放电相位分布分别对PRPD谱图演变过程进行分析。基于控制变量法分析了低温下温度、水分含量变化对于油纸绝缘局部放电发展的影响机制以及不同缺陷类型套管局部放电发展过程的差异性。由于PRPD谱图具有随放电发展不断演变的特点,本文根据灰度梯度共生矩阵和颜色矩提取的特征参量,提出了一种基于鲸鱼优化极限学习机的局部放电阶段识别方法,并将最终的识别效果与极限学习机、支持向量机和反向传播神经网络作对比,验证了鲸鱼优化极限学习机对于不同环境温度、绝缘缺陷类型油纸绝缘套管的局部放电阶段识别的有效性。最后根据模型识别结果评估了高寒地区高速铁路油纸绝缘套管局部放电严重程度,为后期套管维护计划提供了建议。