高压直流输电是实现远距离、大容量输电,跨海输电的重要手段。近年来,高压直流输电技术发展迅速,而换流变压器作为高压直流输电系统的核心设备,其运行的可靠性关系到整个直流输电系统的安全稳定。但是,换流变压器运行环境复杂,极易发生绝缘问题。在影响换流变压器运行的诸多情形中,换流变压器油纸绝缘结构绝缘损坏是造成其强迫停运的主要原因。本文针对油纸绝缘结构的绝缘问题,利用基于交流电场调制的Kerr电光效应法,对油纸绝缘结构中变压器油中电场强度,及其空间电荷分布特性进行了以下研究。(1)直流电压下油纸绝缘结构中电场及空间电荷分布特性研究以纯油间隙平行极板结构和单层纸板覆盖电极模型为基础,利用Kerr电光效应测量系统实际测量油中电场在直流电压下的空间动态分布,并利用离子迁移扩散理论建立最基本的仿真模型。试验及仿真结果表明：纯油间隙模型中存在大量空间电荷,且分布并不均匀,其分布状态与外施电场密切相关,仿真结果表明负极板处存在电荷注入现象；单层纸板覆盖电极模型中,施加正负电压,油中电场变化存在明显差异。(2)极性反转电压下油纸绝缘结构中电场及空间电荷分布特性研究以纯油间隙平行极板结构和单层纸板覆盖电极模型为基础,利用Kerr电光效应测量系统实际测量油中电场在极性反转电压下的空间动态分布,基于离子迁移扩散模型建立与模型相对应的仿真模型,分析油中电荷,油-金属界面,油-纸界面离子的迁移、扩散、注入等动态过程。试验和仿真结果表明,纯油间隙模型中,电场在极性反转过程中存在明显的震荡过程,证明了电荷随电场反向而改变迁移方向；单层纸板覆盖电极模型中,不同极性时,绝缘纸板中的电荷迁移和积聚情况存在巨大差异,两次极性反转过程中,电场分布呈现明显的不对称性。