我国能源中心和负荷中心偏离,电力输送问题是制约我国电力发展的重大问题之一。近年来,随着柔性直流输电技术的高速发展,利用柔性直流输电将风电和太阳能等新能源发电与主网实现互联是解决新能源利用问题的最优方案。国际大电网倡导柔性直流输电采用高压直流塑料电缆来实现电力运输,而高压直流塑料电缆在直流电场长期作用下,绝缘材料内部会出现空间电荷积聚,造成电场畸变,加速绝缘老化,最终导致绝缘击穿。因此研究直流电缆绝缘材料的空间电荷特性对电缆绝缘料的开发及电网安全运行具有重大意义。本文利用脉冲电声法空间电荷测量系统对直流电缆用交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)绝缘材料的空间电荷特性进行了系统的研究,揭示了空间电荷在绝缘材料内部从注入、积聚、迁移到消散的全过程,以期为我国直流电缆绝缘料的开发提供数据和理论支持。本文对两种不同国产500 k V电缆用XLPE绝缘料和进口绝缘料的基础电学性能和空间电荷特性展开了研究。国产2#XLPE试样的击穿场强最低,北欧化工和国产1#XLPE试样的击穿场强较为接近,远远高于国产2#试样,主要由于国产2#试样纯净度不够,当中含有杂质。1#试样对比2#试样击穿强度明显升高,说明在绝缘材料中加入适当含量的纳米粒子能增强绝缘强度,提高耐压水平。-50 k V/mm极化电场下国产1#XLPE绝缘料的空间电荷注入和积聚量最小,国产2#和北欧化工的电荷积聚量相差不大。-100 k V/mm极化电场下三种材料的空间电荷积聚都较为严重,国产2#和北欧化工的绝缘料空间电荷特性相似,阳极和阴极附近为同极性的空间电荷,而国产1#试样阳极和阴极附近都出现了异极性的空间电荷。研究发现,在低场强下,纳米颗粒可有效抑制空间电荷进而抑制电场畸变,但在高场强下,抑制效果不明显。本文对不同服役时间110 k V直流电缆绝缘切片的空间电荷特性展开了研究,并对实验结果进行了分析。随着服役时间的增加,绝缘切片内部的空间电荷积聚量由少增多再减少,电荷极性为同极性积聚转变为异极性积聚。研究发现,材料的陷阱深度越深,空间电荷入陷却多,空间电荷积聚量越大,去极化过程电荷消散越慢,载流子迁移率越小。浅陷阱比例越多,电荷脱陷的几率越大,载流子迁移率越大。