油纸电容式套管作为变压器的重要配件,其运行状态直接关系到变压器运行的安全性和可靠性,套管的温度分布与热点是决定其运行状态的重要因素,对套管的温度场进行研究有重要意义。由于结构的特殊性,套管电容芯子极板端部的介质不可避免会发生老化,对极板端部介质老化的机理尚缺乏研究。因此本文对于油纸电容式套管运行时的温度场和电容芯子极板端部介质老化机理行仿真研究,分析不同因素对套管温度的影响,获取极板端部介质老化的规律,对于油纸电容式套管的优化设计,提高寿命具有重要意义。本文以220k V油纸电容式套管为研究对象,首先在有限元软件中建立了套管的物理模型,在网格划分时考虑传热原理与电场计算的准确性,对重点关注部位进行网格加密并进行精度验证以选择最优的网格划分设置,在电场中计算套管介质损耗,在涡流场中计算载流导体上产生的电阻损耗以及在法兰上由于电磁感应产生的涡流损耗,将所求损耗作为热源加载到温度场中,考虑温度与介质损耗因数的非线性关系,提出了一种温度场的迭代算法,计算得到了套管的温度分布以及热点的温度和位置。在求解套管温度场的基础之上,本文研究不同因素对套管温度场的影响。研究涡流场中不同部位的发热量与电流的关系,拟合了热点与电流的关系式并进行仿真验证。研究导杆上最大温差与介质损耗因数的关系,提出对于电压等级较高的交流套管,在计算中需要考虑介质损耗。通过控制变量法研究铝箔的轴向传热对温度分布的影响,选取通过最大温差点的路径对比分析说明铝箔轴向传热对电容芯子温度分布影响较大。研究不同对热换流系数的影响,说明对内部热点的影响较小,对暴露在外部环境中的导杆温度影响较大。最后针对套管电容芯子极板端部介质老化问题,引入“介质临界老化场强”的概念并给出计算流程,根据计算流程采用仿真分析的方法解释了套管内部难以用试验观察的极板端部介质老化发展的过程。以套管在额定条件和最大工作电压下能够稳定运行作为判据,进行油浸纸临界老化场强的探寻,最终确定以7k V/mm作为临界老化场强。基于临界老化场强的设定计算过电压和升高电压对极板端部介质老化发展的影响,并根据仿真结果总结了被击穿的套管电容芯子极板端部介质老化发展的规律。考虑场强增加对温度的影响计算了套管处于非正常运行状态下的温度分布并给出结论。