变压器作为电力系统的核心设备,其内部绝缘系统由油-纸共同组成,绝缘系统的优劣直接影响变压器的使用寿命。随着我国“十三五”电力规划大批特高压输电线路,变压器的内绝缘面临着更高的绝缘要求,传统绝缘系统难以满足当代输电线路要求。变压器运行过程中,内绝缘的绝缘油可以通过更换满足其绝缘要求,而绝缘纸发生劣化将无法更换,故提升绝缘纸纤维素的性能成为增强内绝缘性能的关键环节。随着纳米粒子掺杂改性绝缘纸成为研究热点,纳米TiO₂在掺杂绝缘材料领域得以应用,但仅采用宏观实验研究分析,缺乏纳米TiO₂掺杂绝缘纸的微观机特性探索,所以利用分子模拟研究纳米TiO₂掺杂绝缘纸的微观特性具有一定的学术价值和实际意义。本文将研究纳米TiO₂掺杂绝缘纸纤维素的微观特性。首先,考虑到宏观实验对纳米TiO₂掺杂油浸绝缘纸的电场研究,为宏观实验补充其微观机理,利用量子力学研究纳米TiO₂掺杂油浸绝缘纸纤维素对电场强度的影响。然后,利用分子动力学对纯纤维素和不同粒度的纳米TiO₂掺杂纤维素无定型模型进行研究,从力学强度和热稳定性方面分析,探索提升纤维素力学强度和热稳定的最佳掺杂粒度。最后,利用分子动力学研究不同纳米TiO₂掺杂含量对纤维素力学强度和热稳定性的影响,并探求掺杂效果相对较好的纳米含量。最后,本课题研究的主要结论如下:（1）根据量子力学研究发现,油浸绝缘纸（C-Y）和油浸纳米TiO₂掺杂绝缘纸（C-Y-TiO₂）的HOMO能级差、总能量差和能隙三者的电场强度拐点:C-Y-TiO₂均大于C-Y;故微观研究证明纳米TiO₂掺杂使得油浸绝缘纸击穿场强相对增大。（2）纳米TiO₂掺杂纤维素使得力学强度和热稳定性均有所提高;随着纳米TiO₂掺杂粒度减小,纤维素的力学强度和热稳定性提升效果相对较好,故掺杂小粒度纳米TiO₂是提升纤维素力学强度和热稳定性有效的方法。（3）不同纳米TiO₂掺杂含量使得纤维素的力学强度和热稳定性均有明显的含量效应,当纳米TiO₂掺杂含量为2.4%～2.8%左右时,纤维素的力学强度具有相对较好的提升效果;当纳米TiO₂掺杂含量处于3.2%～3.6%时,纤维素的热稳定性具有相对较好的提升效果。