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目前,随着新能源电源和直流负荷的快速发展,直流配电技术逐渐成为了国内外研究的焦点。然而,在我国大中型城市新建直流配电线路非常困难。如果能够对原有交流配电线路进行直流改造,对于直流配电网的实现具有重要意义。但由于国内外相关理论研究和运行经验较少,将交流电缆配电线路改为直流运行后,其运行参数的取值一般较为保守,导致原有电缆线路的供电能力得不到有效利用。为此,本文基于空间电荷限制电流(Space Charge Limited Current,SCLC)理论对交流交联聚乙烯(Cross-linked Polyethylene,XLPE)配电电缆直流改造后的运行参数进行了研究,取得的主要成果如下:提出了交流配电XLPE电缆改为直流运行后的直流运行电压设计方法。为了最小化空间电荷积累给电缆绝缘造成的影响,将空间电荷积累阈值场强这一概念应用于配电电缆交改直领域。搭建了高温高场强直流电导电流测试系统,研究了10 kV交流XLPE、35 kV交流XLPE和硅橡胶三种试样的电导电流特性,利用SCLC理论得到了三种试样的空间电荷积累阈值场强。通过将电缆绝缘中的最大场强限制在阈值场强以下,得到了三芯10 kV和35 kV交流XLPE电缆在不同条件下的直流运行电压。研究结果表明两种电缆的直流运行电压随导体运行温度的增加而减小。揭示了三芯10 kV和35 kV交流XLPE电缆在三种直流拓扑结构下直流输送功率随导体运行温度的变化规律。构建了交流配电XLPE电缆本体的热电耦合仿真模型,分析了电缆本体的热场、稳态电场和暂态电场的分布特性和变化规律,对两种电缆在三种直流拓扑结构下的直流输送功率进行了优化。研究发现与35kV交流XLPE电缆相比,将10 kV交流XLPE电缆改为直流运行后,其输送功率的提升效果更加明显。此外,研究结果表明在考虑1.2倍安全裕度的情况下,对于在各个导体运行温度下运行的10 kV交流XLPE电缆,其在单极式直流拓扑下的输送功率均为最高;对于在三种直流拓扑结构下运行的10 kV交流XLPE电缆,其在导体运行温度为60oC条件下的直流输送功率均为最高。阐明了10 kV交流XLPE电缆改为直流运行后其绝缘性能和直流运行参数随交流运行年限变化的机理。对运行0年、13年和29年的10 kV交流XLPE电缆绝缘试样进行电气性能测试和理化分析,发现随着交流运行年限的增加,10 kV交流XLPE电缆绝缘产生了更多的热氧老化产物且结晶度降低,导致材料陷阱密度和陷阱能级增加,从而引起阈值场强和电导率活化能增加。对三种运行时间的10 kV交流XLPE电缆本体进行热电耦合仿真,发现随着交流运行年限的增加,电缆绝缘电导率活化能的增加导致绝缘中的最大场强变小;又因为电缆绝缘的阈值场强增加,导致了电缆的直流运行电压随交流运行年限的增加而增加。确定了三种运行时间10 kV交流XLPE电缆在不同条件下的直流输送功率,发现三种电缆在不同导体运行温度下的直流输送功率均大于交流输送功率,而且电缆的直流输送功率随交流运行年限的增加而增加。提出了一种基于同轴双层绝缘模型的XLPE电缆中间接头应力锥稳态直流电场计算与优化算法。使用该算法研究了应力锥曲线在不同设计条件下的变化规律并分析了其变化机理。结果表明,对于XLPE电缆中间接头的应力锥曲线的优化,利用该算法明显提高了优化效率。构建了10 kV交流XLPE电缆中间接头的热电耦合仿真模型,研究了中间接头的直流电场分布及空间电荷积累风险。研究发现中间接头应力锥附近的最大场强小于0.35 MV/m,而且当绝缘温差较大时高压屏蔽管附近的最大场强小于硅橡胶的阈值场强。此外,通过算法和仿真模型对10 kV交流XLPE电缆中间接头的直流电场进行了优化,发现增加高压屏蔽管的厚度可以有效减小高压屏蔽管周围的最大场强;优化后的应力锥曲线实现了轴向场强的预期目标,同时有效改善了应力锥区域的直流电场分布。