电力变压器作为交流电网的核心设备,其内部绝缘材料吸附、绕组振动及压力改变等多种因素,使得变压器油中气体含量逐渐增多,这种缓慢累积的效应会使变压器油内产生局部放电,而频繁的局部放电会以传热形式使变压器油逐渐升温,发生裂解而产生新的气体,当绝缘油中气体溶解度达到饱和时,就会形成微型气泡,气泡的存在会加速空间电场畸变,使得放电沿气体通道发生击穿,这种循环性的正向反馈作用使得油中气泡数量越聚越多,放电因此愈发剧烈演变为电弧放电击穿绝缘。持续燃烧的电弧电流释放热能使油内分子大量裂解形成气体,并加速气体在容器壁的膨胀,最终因气压过大而发生爆炸,对国民经济、人民生活甚至国家安全造成不可估量的损失。因此,为防止变压器发生电弧放电增大变压器燃烧损坏的风险,需从现有研究现状入手,结合实验与仿真从源头上对绝缘击穿前局部放电与悬浮气泡的动态规律进行深入研究。在局部放电图像采集系统设计和边缘轮廓提取算法优化方面,设计了变压器油中局部放电的图像采集平台,采集了局部放电的动态演变图像;设置了祛除放电原始图像随机噪声的高斯平滑滤波器,研究了带有色彩恢复因子的多尺度视网膜增强算法,提高了原始图片与背景环境的色差对比度;构建了灰度三维立体分布的平面等值线剖析图,初步分离出局部放电图像的各层区域;选中等值线灰度阈值区间,分段拉伸突出了放电的亮度区域;重建了灰度二值化放电图像,基于八邻域二值化边缘检测提取了局部放电的完整轮廓,实现了传统图像边缘轮廓检测的改进。在局部放电动态特性研究方面,建立了图像灰度与放电热辐射能量的对应关系,定义了不规则局部放电的边缘半周长、水平位移、三类辐射能级覆盖面积、能量密集系数以及偏移延展度;分析了不同电压幅值下局部放电热辐射能量的强弱及分布规律,解释了气泡对放电形态与发展的导向作用;统计了绝缘击穿前局部放电各阶段水平位移的变化趋势,并结合半周长详细分析了放电延伸偏移与内部辐射能量的相关性,得到了局部放电在多耦合场下的动态演变规律。在液相悬浮气泡迁移形变方面,建立了变压器多耦合物理场下的针板电极气泡动力模型,对比了实验和仿真得到的单体悬浮气泡迁移轨迹,验证了模型的可靠性;模拟了单体悬浮气泡在工频周期内随电压幅值的速度分量变化与形体伸缩改变,分析了迁移过程中电致伸缩力在气泡内外形成压强的波动规律;模拟了针电极附近强场区的多气泡的容并吸收过程,分析了气体通道形成时周围液相压强与空间电场分布变化,结合局部放电的热辐射分布图像,揭示了气体通道能量与放电击穿形成的内在联系。