水分侵入导致绝缘受潮是充油套管事故频发的主要原因之一。电容型充油套管内部绝缘结构是多层环绕的油纸绝缘,水分在内部的迁移过程比较复杂。本文采用层叠结构的油纸绝缘模型,进行了不同温度下的水分迁移对比实验,并通过仿真模型模拟了受潮情况下的电热耦合场变化情况,对套管故障机理研究具有重要意义。文章从三部分进行的研究,首先通过设计的水分迁移模型,分别进行了4组不同温度下,不同水分含量的迁移实验。实验结果显示:水分迁移速率与温度相关性最高,温度每下降10℃,扩散时间翻倍增长,迁移率减少一半以上;相比于纯纸内扩散,油纸夹层的绝缘结构对水分扩散影响较大,扩散相同距离,夹层结构时间扩大将近5倍。其次测试了油浸绝缘纸与绝缘油的电气参数及热学参数,以探究温度、水分含量等因素对各电气参数及热学参数的影响。其中油浸绝缘纸测量了不同水分浓度,不同温度下的相对介电常数、介质损耗角正切、体积电阻率、比热容、导热系数。结果显示:随着温度升高,油浸绝缘纸相对介电常数先增大后减小,在80℃附近有尖峰值,介质损耗呈现指数上升趋势,体积电阻率呈现指数下降趋势,比热容以及导热系数与温度均呈现线性增大关系;随着水分质量分数增大,相对介电常数以及介质损耗角正切均随着水分质量分数增大而呈现指数增大特性,体积电阻率呈现指数减小趋势,并且水分含量1%与水分含量超过2%的油浸绝缘纸对比,其1%水分含量的体积电阻率大约高出2个数量级。总的来看,油浸绝缘纸整体介电特性会随着水分含量变化迅速变化。比热容以及导热系数随着水分含量的增大均呈现线性增大趋势。最后通过COMSOL有限元仿真软件,仿真水分迁移过程对套管油纸绝缘结构电热耦合场的影响。结果显示:水分从外部向套管内部迁移时,由于靠近导体处温度较高,所以水分扩散明显快于其他位置的扩散速率。当水分扩散到达套管根部时,中心部分可以看到形成的浓度“塌陷”。水分迁移率与温度相关系数高,与浓度相关系数低,所以水分扩散对其影响不大,主要还是按温度梯度分布。长时间的扩散过程带来的水分分布中出现“塌陷”,导致电导率分布也出现相应塌陷,电场集中区域的径向最大电场达到1 kV/mm,超过设计裕度。