高压直流电缆绝缘材料中的空间电荷特性是制约直流电缆性能的关键因素。聚乙烯纳米复合材料因具有优异的空间电荷抑制特性，而被成功运用于高压直流电缆。目前，国际上有学者将这种特性归因于纳米材料中的深陷阱或电极注入条件的改变。为了模拟电缆真实的工作环境，我们搭建了温度梯度下空间电荷测量装置，并提出了相应的空间电荷波形恢复方法。进一步实验研究发现，不仅在不同温度下、而且即使在温度梯度务件下，聚乙烯纳米复合材料仍然具有优异的空间电荷抑制特性。为了检验电极注入对空间电荷的影响，我们研究了纳米复合材料/纯聚乙烯双层试样在温度梯度下的空间电荷特性，结果表明，电荷注入条件可以影响纳米复合材料中空间电荷分布。然而，针对纳米复合材料/纯聚乙烯/纳米复合材料三层结构的试验结果表明，在温度梯度条件下，材料中的空间电荷分布特性不仅与电极注入有关，还与材料体特性密切相关。