随着输电技术的发展,高压电力电缆已经在现代输电系统中得到广泛应用。其中,绝缘材料交联聚乙烯(Crosslinked polyethylene,XLPE)由于具有诸多优点,目前已经广泛应用于电缆绝缘领域。高压直流电缆在长期运行中,XLPE内部会积累电荷,导致电树枝老化发生击穿事故。根据电缆运行现场绝缘击穿事故类型统计,电缆绝缘击穿多发于操作或雷击过电压后。空间电荷是造成电缆绝缘击穿,导致电缆事故的主要诱因,但空间电荷对电缆绝缘的破坏机理尚不得知。研究直流叠加方波电场下的空间电荷特性,分析上升沿与下降沿前后的空间电荷幅值变化,对电缆绝缘击穿机理的探索有重要贡献。作者对空间电荷测试方法进行改进,设计脉冲相位匹配电路,做到多周期测量,并可进行单周期内多次空间电荷测量。确定空间电荷系统工作正常后,进行了多次预实验确定场强幅值和上升沿与下降沿时间。随后选择电缆绝缘XLPE切片与颗粒料XLPE压片分别进行直流叠加方波电场下空间电荷积累实验,并重点比较上升沿与下降沿前后的空间电荷波形。实验结果发现,电缆绝缘XLPE切片内部积累异极性电荷,而颗粒料XLPE压片积累同极性电荷,且颗粒料XLPE压片内部总电荷量随着加压时间显著减少。在上升沿与下降沿前后,电缆绝缘XLPE切片内部异极性电荷峰幅值出现与电压幅值成反比的反常变化。根据该实验结果,作者提出脉冲电场下的载流子受力模型解释这一实验现象,并计算了该过程中载流子的理论迁移率,该结果与实验数据计算结果相符合,证明电压突变过程中有大量载流子运动,远多于直流电场下的情况。文章最后从能量角度提出了脉冲电场下的电树枝起始模型,提出脉冲电场对绝缘结构破坏的累积效应。脉冲电场下电荷的运动释放能量,在电缆绝缘的薄弱处造成不可逆损伤,最终导致电树枝起始。研究脉冲电场下的空间电荷运动,对于抑制电缆绝缘空间电荷,延长电缆寿命与优化电缆绝缘制造工艺均具有重要意义。