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换流变压器是高压直流输电系统中不可代替的关键核心装备之一,其绝缘性能的可靠性对直流输电系统的安全运行至关重要。目前,换流变压器的绝缘设计和校核主要采用基于正负电荷等值迁移的电阻-电容模型（Resistivity-capacitance,RC）,其仅考虑了界面极化电荷。目前已有的研究表明在高温作用下油纸界面除界面极化电荷外,存在肖特基注入电荷。现有的高温下电场分析计算模型多为针对μm级厚度绝缘纸的研究成果,换流变压器实际使用绝缘纸板厚度为mm级,二者的材料、制作工艺、介电常数、体积电阻率和正负电荷迁移率均不同,导致二者场强和电荷特性随温度变化规律不同,因此难以直接用于换流变压器所用mm级厚绝缘纸板的电场计算。针对此问题,本文开展了直流电压作用下不同温度、温度梯度下油纸绝缘结构油中电场强度时空分布特性的实测研究,提出了油纸绝缘肖特基注入电荷的计算模型,并阐明了油纸绝缘结构尺寸大小对油中电场的影响及产生原因。为了准确地测量直流电压下不同温度油纸绝缘结构油中电场,本文基于Kerr光电效应搭建了温度可控直流电场下油纸绝缘结构空间电场分布测量平台。试验平台可控温度范围为20～100℃,温控精度为±1℃,试验2小时前后变压器油温最大相差0.7℃。电场测量精度为0.1 V/mm,测量误差5%,温度对电场测量影响为0.1%,最大可测纸板面积为324 cm2。本文根据换流变压器阀侧出线结构提取了三种典型油纸绝缘模型,分别为阀侧出线单油道模型:绝缘纸板贴合上/下电极;阀侧出线双油道模型:绝缘纸板均匀分割油道;阀侧出线三油道模型:两张绝缘纸板均匀分割三个油道。通过对不同温度下阀侧出线单油道模型空间电场/界面电荷特性的实测研究发现,随着温度的增加,油中场强增大,纸板界面电荷密度减小,界面极化电荷密度与实测电荷密度的差值增加,在80℃时实测界面电荷的极性与极化电荷极性相反。为了分析温度对界面电荷的影响,提出了基于肖特基注入机制的纸板等效电荷分析模型,即用注入到纸板中的电荷等效表征肖特基效应对界面电荷的贡献。通过分析模型,揭示了温度对界面电荷的影响规律,即在20℃时,肖特基注入占界面电荷的0.95%,界面电荷主要是极化电荷;80℃时,肖特基注入占界面电荷的60.11%,肖特基注入等效电荷密度增加了 1713.4倍,界面电荷主要是肖特基注入电荷。为了研究材料对界面电荷的影响,测量了阀侧出线单油道聚四氟乙烯模型界面电荷随温度的变化规律,发现温度变化对聚四氟乙烯界面电荷影响不大,80℃时肖特基注入占界面电荷的1.16%,聚四氟乙烯界面电荷仍以极化电荷为主,其主要原因是聚四氟乙烯的体电阻率随温度的变化较小,油中场强很低,聚四氟乙烯的注入势垒是纸板的1.17倍,80℃时肖特基注入电荷是油纸绝缘模型的2%。通过对不同温度下阀侧出线两油道模型空间电场/界面电荷特性的实测研究发现,+25kV 20℃时上油道场强＞下油道场强,60和80℃时下油道场强＞上油道场强。随着温度的增加,纸板界面电荷密度减小,界面极化电荷密度与实测电荷密度的差值增加,60和80℃时实测界面等效电荷的极性与20℃时等效电荷极性相反。通过基于肖特基注入机制的纸板等效电荷分析模型,揭示了温度对界面电荷的影响规律,即在20℃时,肖特基注入占界面电荷的0.10%,界面电荷主要是极化电荷;80℃时,肖特基注入占界面电荷的60.0%,肖特基注入等效电荷密度增加了 100.7倍,界面电荷主要是肖特基注入电荷。通过对不同温度下阀侧出线三油道模型空间电场/界面电荷特性的实测研究发现,+25kV 20℃时上油道场强＞中油道场强＞下油道场强,80℃时中油道场强＞上油道场强＞下油道场强。随着温度的增加,纸板界面电荷密度减小,界面极化电荷密度与实测电荷密度的差值增加,20℃时上纸板实测界面等效电荷极性为负极性,下纸板未显极性,80℃时上纸板实测界面等效电荷的极性为正极性,下纸板为负极性。为了准确分析温度对界面电荷的影响,提出了基于肖特基注入电荷入陷、脱陷的纸板等效电荷分析模型,即用注入电荷在不同位置纸板中入陷、脱陷的等效电荷表征肖特基效应对界面电荷的贡献。通过模型分析发现,在20℃时,肖特基注入占上、下纸板界面电荷的0.02%,界面电荷主要是极化电荷;80℃时,肖特基注入占上、下纸板界面电荷的48.1%,肖特基注入等效电荷密度增加了 9.6倍,肖特基注入空穴和电子在上、下纸板入脱陷数量的不同导致了上、下纸板等效电荷极性相反。通过对温度梯度下阀侧出线两油道模型空间电场/界面电荷特性的实测研究发现,在温度梯度下,上油道场强＞下油道场强,和均匀温度时场强分布相反,实测界面电荷的极性与极化电荷极性相反。通过分析基于肖特基注入等效电荷模型,揭示了温度梯度对界面电荷的影响规律,在△T=20℃（40～60℃）和△T=20℃（60～80℃）时,肖特基注入等效电荷分别占界面电荷等效电荷的76.5%和85.4%,在温度梯度下,电子注入电流密度比空穴更高、电子注入到纸板的电荷量比空穴更多、电子迁移率相对均匀温度时更慢,是导致纸板等效电荷极性与均匀温度相反的主要原因。通过对10/100/180 mm三种尺度下阀侧出线两油道模型空间电场/界面电荷特性的实测研究发现,随着模型尺度的增加,油中场强越大。不同尺度阀侧出线模型极化电荷密度和肖特基注入电荷密度计算值相同,但在考虑不同尺度的情况下,肖特基注入到纸板上的电荷量是不同的。纸板尺度越大,肖特基注入到纸板上的总电荷量就越大。这是导致阀侧出线模型尺度越大,油中场强受电荷作用越大的主要原因。