近年来,随着电力系统电压等级的日益提高,对传统的电力设备的安全运行提出了越来越高的要求,传统的电磁式和电容分压式电压互感器已经暴露出了诸多缺点,研制一种新型的光学电压互感器已经成为电力系统的新需求。本文主要研究一种新型的用于测量35 kV以上高电压的全光纤电压互感器传感头的内部电场,并在此基础上对传感头的结构进行优化设计。首先,对本课题研究的全光纤电压互感器的基本原理进行了介绍,该互感器是利用石英晶体的逆压电效应,通过测量双模光纤的相位差变化来测得电压的。传感头中的石英晶体通过金属电极加于被测高电压下,椭圆芯双模光纤以不变的张力和确定的间距缠绕于石英晶体上,绝缘气体是干燥空气或者是它和六氟化硫的混合气,传感头最高可以承受145 kV的高压,保证测试的正常进行。其次,本文简要论述了高电压绝缘方面的基本理论,阐述了气体发生沿面闪络及击穿的条件和特点,给出了提高击穿电压的措施,为传感头的绝缘设计与优化提供理论基础。然后对研究互感器传感头电场分布的方法和如何在计算机上实现运算进行了讨论,从数学理论基础、计算精度以及通用性上分析了有限元法的特点,选择运用有限元软件ANSYS针对本课题的实际情况建立数学模型并在计算机上实现计算。最后,本文借助有限元分析软件ANSYS,结合不均匀电场中的气隙击穿理论对该种互感器的传感头部分进行了设计与优化,对其电场分布进行了分析,得出传感头内部的电场分布情况,对电极的形状、材料和整个传感头的尺寸等作出了优化选择,保证了它的绝缘性。