1）聚合物绝缘在直流高压下的电荷输运与积聚机理

​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​空间电荷的研究虽然广泛，但其生成机理仍不明了，尤其是异极性电荷的形成，以往大部分学者认为是杂质电离引起。本人以往研究基于注入电荷抽出受限，改进双极性载流子输运模型，成功解释了高场强下绝缘材料中的空间电荷（尤其是异极性电荷）的积聚机理。基于该模型，分别系统地解释了聚乙烯及其纳米复合材料中空间电荷对试样厚度具有不同的依赖性、纳米填料抑制电荷积聚、温度梯度影响电荷积聚的作用机理、油纸绝缘、环氧树脂及其纳米复合材料在高温高场下的电荷积聚等问题。其中空间电荷对试样厚度依赖性的研究被目前世界最大的高压直流电缆厂商ABB公司多次重点引用。另外结合高分子链段在强电场下的松弛运动，成功模拟了快速空间电荷包的形成和输运，为这一难题提供了系统合理的解释。

2）聚合物绝缘在交流高压下的电树枝和局部放电机理

电树枝的起始与发展与局部放电密不可分，局部放电为电树枝的发展提供能量，而电树枝的形态和特征又影响局部放电的特性。但两者之间的相互作用机理仍不明了，尤其是电树生长与局部放电释放的总能量之间并没有确定的定量关系。为了更深入地揭示聚合物绝缘中的电树枝和局部放电机理，本人以往研究中一方面利用3D XCT表征环氧树脂及其微米、纳米复合材料中电树枝的生长特征，另一方面对电树枝中的局部放电进行了一系列的定量研究，建立了基于脉冲序列分析（PSA）的新模型，改进了电树局放的仿真模型，推进了电树枝与局部放电间定量关系的研究。

3）绝缘材料在高压下的老化寿命评估

绝缘材料在低场强下的寿命很长，为了评估绝缘材料的老化寿命，往往采用加速老化试验。常用的加速老化试验方法有三种：恒定耐压法，步进升压法和序进升压法。恒定耐压法应用最广，但在低压下，由于试样分散性，不少试样往往长时间不击穿，从而难以获得有效数据。步进升压法能快速获取有效的数据，但由于加压过程复杂，数据计算难度大，而简化计算的各种方法又容易引入大量误差。本人基于累积老化寿命模型和逐步升压法，提出了计算老化寿命指数的新方法。该方法充分考虑了加压的全过程，同时利用特征判据避开了复杂的计算，兼顾了计算的准确性和便捷性。基于该方法研究了聚乙烯及其纳米复合材料在交直流高压和温度梯度联合作用下的寿命特征，并通过空间电荷积聚的对比试验，发现老化寿命指数会受空间电荷积聚的影响较大，空间电荷积聚越严重，老化寿命指数越高，绝缘材料在高压下的老化速率就越快。