变压器作为电力系统中的重要设备,其安全稳定运行是保证电网安全的关键,大量研究表明,变压器故障主要来源于其绝缘劣化,因此需要对变压器的绝缘进行有效的故障诊断及寿命评估。介电响应技术以其操作简便易行、携带信息量丰富且抗干扰能力强等优点,近年来被广泛应用于变压器绝缘状态的诊断中。以往的研究大多是分析介电响应参数与绝缘老化程度间的定性关系,很少对参数与老化程度间的定量关系进行研究,针对这一问题,本文建立变压器油纸绝缘的Cole-Cole模型,对模型中参数与绝缘老化程度间的关系展开研究。文中围绕介电响应基本理论,以扩展Debye模型为基础,以一组不同老化程度的变压器油的去极化电流为例,设计多指数分段拟合算法,求出五条弛豫支路的扩展Debye模型参数,在此基础上,进行时频域变换,求取对应频域介电响应下的介电参数(复介电常数、复电容、介质损耗因数),并利用所得数据绘制Cole-Cole图,仿真分析不同老化程度、扩展Debye模型各支路参数变化对Cole-Cole图的影响,为寻找Cole-Cole模型中参数与老化程度间的关系,设计了非线性最小二乘拟合算法提取特征参量,以研究其变化规律。本文还设计了油纸绝缘老化与测试系统,采用介电谱测试仪IDAX 300直接测试老化试样的频域介电谱,分析复介电常数、介质损耗因数在频域随老化程度及测试温度的变化情况,对实测数据采用仿真中的分析方法,提取Cole-Cole模型特征参数。文中提出了基于时域极化去极化电流求取频域介电谱参数的算法,在一定程度上解决了时域测试方法携带信息量较少与频域测试方法低频段测试所用时间较长而无法实现的矛盾。研究发现,由于存在松弛时间分布情况,变压器油纸绝缘的Cole-Cole模型符合Davidson-Cole修正模型,表征圆弧偏离半圆程度的参数β和松弛时间τ随着老化程度的加深而呈下降趋势,而稳态介电常数与光频介电常数的差值Δε则随着老化程度的加深而呈上升趋势。本文的研究对介电谱技术应用于变压器绝缘诊断具有一定的应用价值。