换流变压器是特高压直流输电系统的关键装备,其绝缘系统关系着输电系统的稳定安全运行。而换流变压器油纸绝缘的水分含量对其绝缘性能具有极大的影响。本文以四组水分含量分别为0.31%、1.12%、2.04%与3.12%的油纸绝缘试样为研究对象,通过红外光谱、直流电导以及直流击穿实验等试验方法,分析了水分含量对于油纸绝缘理化性能和电气性能的影响。并基于自动均分移相(AEPS)原理,检测了其在直流电场、工频交流电场与交直流叠加电场下的空间电荷分布,探索了水分含量与油纸绝缘空间电荷特性间的关系,旨在为换流变压器油纸绝缘的状态评估提供理论基础。红外光谱实验表明,水分含量的变化并未使油纸主要组成成分发生明显变化,且水分是部分以离子形式存在于油纸中,并随浓度变化而不断与纤维素的各个官能团发生了反应。电导特性实验表明,水分含量的上升不仅增大了直流电场下油纸绝缘的电导率,同时也增加了场强增大过程中油纸电导率的上升速率。击穿实验表明,水分含量的上升会使油纸绝缘的击穿场强先增后减,且水分含量的上升增大了油纸绝缘不同位置击穿场强的差异性。可以推断,水分在油纸中大部分以离子形式存在,并不断与油纸的官能团发生反应,从而影响油纸绝缘的电导特性、击穿特性以及电荷注入过程。空间电荷研究表明,水分含量对于油纸绝缘电荷特性的影响可以分为两个阶段:(1)水分从0.31%升高至1.12%的过程中,油纸绝缘的甲基、亚甲基等官能团增加而氢键减少,因而降低了电荷注入阈值且增加了陷阱总量。直流电场下,受陷阱捕获的注入电荷增加,使油纸的平均体电荷密度发生了上升。交流电场下,上电极的注入电荷迅速增加,并与下电极的注入电荷不断发生中和,从而导致90~o与270~o相位处油纸的平均体电荷密度发生了下降。交直流叠加电场下,下电极注入的负极性电荷减少而上电极注入的正极性电荷增加;(2)水分从1.12%升高至3.12%的过程中,油纸绝缘的甲基、亚甲基等官能团减少而氢键增加,因而提高了电荷注入阈值且减少了陷阱总量。因此直流电场下,受陷阱捕获的注入电荷减少,使油纸的平均体电荷密度发生了下降。交流电场下,上电极注入电荷减少,使与陷阱结合的下电极注入电荷增加,从而导致90~o与270~o相位处油纸平均体电荷密度开始上升。交直流叠加电场下,下电极注入的负极性电荷减少而上电极注入的正极性电荷增加。