电缆绝缘中出现的电树枝是电缆老化的典型特征之一。电树枝一旦出现便会在电场作用下逐渐发展,最终贯穿绝缘造成电缆击穿,这严重威胁电力系统的安全可靠运行。尤其随着输电电压等级的不断提高,绝缘工作场强大幅增加,电缆本体绝缘内部导电凸起等缺陷引发电树枝的概率大大提高,因此探究电缆绝缘中的电树枝化现象,并寻求评估电缆绝缘电树枝老化状态的有效方法是一个重要课题。众所周知,局部放电是电树枝化过程中的一个重要特征,国内外学者对电树放电特性已开展了相关研究,但目前的认识还停留在电树与放电的定性讨论上,尤其缺乏对直流电场下电树枝生长过程中局部放电特性的系统研究。此外,极高电场下的电荷输运研究较为有限,因此无法对特定高压电缆绝缘材料在交流和直流下的电树枝化机理是否存在本质差异这一问题给出确切的答案,更无法有效利用这种差异来指导高压电缆绝缘电树枝化局部放电的检测与评估。空间电荷是影响交流和直流电场下电树枝生长与局部放电的关键参量。为了研究基于局部放电信号定量评估绝缘电树枝老化状态的方法,本文以交流电缆用XLPE（AC料）、直流电缆用XLPE（DC料）与320 k V直流电缆用纳米Mg O/XLPE为研究对象,采用针-板电极分别开展了交流与直流电场下的电树枝与局部放电实验;并通过高场电导与空间电荷测试,研究了极高电场下的电荷注入与迁移特性;在此基础上,建立了电树枝气—固两相的电荷仿真模型,揭示不同温度下,空间电荷对电树枝放电的影响机理。在一小时的交流电树枝实验中,电树枝发展存在三个典型阶段:枝状快速生长期、枝—松状缓慢变化期与丛状停止生长期。对于同种材料而言,由于高场下材料的应力疲劳降解与高温下材料分子链运动能力的提升,电场与温度的升高均会促进电树枝的生长并提高放电水平。在相同的实验条件下,AC料与DC料在电树枝长度、宽度以及局部放电等方面特性接近,而纳米Mg O/XLPE则表现出最佳的耐交流电树枝性能。另外,当电树枝生长时,电压正半周下的放电大于电压负半周下的,且最大放电量大于平均放电量;而当电树枝未显著生长时,观测发现正负半周电压下的放电对称,且平均放电量与最大放电量接近。基于交流电树枝化过程中的局部放电信号,建立误差逆向传播（Error Back Propagation,BP）神经网络,实现对绝缘材料交流电树枝老化状态的定量评估。在本实验条件下,直流电树枝以典型的枝状形态发展,且电树枝在接近地电极但尚未出现贯穿性树枝通道时,会发生“转向”而沿水平方向生长,同时部分电树枝通道会出现自愈现象。对于同种材料而言,随着温度的升高,电树枝生长所需施加的电压降低、电树枝发展速度加快、局部放电强度增加。此外,电树枝沿电场方向上的生长会造成放电幅值的增大,而沿垂直电场方向上的发展会使放电保持稳定。在相同的实验条件下,Mg O/XLPE有最佳的耐直流电树枝性能,而与AC料相比,DC料中的直流电树枝长度、宽度以及直流电树枝化过程中的局部放电强度均更小。基于直流电树枝放电的时序特征,建立长短期记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）网络,在多个步长下完成对电树枝放电的预测,并通过BP神经网络实现对绝缘材料直流电树枝老化状态的定量评估。为分析交直流电场下电树枝生长过程中局部放电现象的差异性,在电树枝实验基础上,通过极高电场下电导与空间电荷的实验研究,分析电树枝化过程中极高电场下的电荷注入与迁移行为。结果表明,从低电场到极高电场下,XLPE材料的J-E曲线符合修正的空间电荷限制电流理论,其中Schottky电流在低于100 k V/mm时与实验结果接近,但在极高电场下Schottky注入不再适用于描述电荷的注入过程。此外,极高电场下J-E曲线的非线性系数减少,且材料中空间电荷的注入受限,这与极高电场下电荷迁移率的负微分特性有关。基于此,考虑载流子迁移率负微分特性,提出了迁移率限制的电荷注入方程,并通过空间电荷仿真验证了该方程的有效性,为极不均匀电场下（如针-板电极）的空间电荷仿真提供理论基础。基于迁移率限制的电荷注入方程,开展电树枝气—固两相的空间电荷仿真计算,结果表明固体绝缘材料中的同极性空间电荷以“苹果”形态包围针电极,使电树枝通道内电场下降,削弱了局部放电强度。而在正极性电压作用下,电树枝通道中的放电以正极性空间电荷团的形式迁移,其密度与迁移速度逐渐降低。当温度升高,固体绝缘材料中电荷的迁移与扩散速度加快,针尖处电场强度增加,同时树枝气体通道内带电粒子数目与迁移速度增大,从而增强了放电强度,促进了电树枝发展。此外,在固体绝缘材料中,由于在电压负半周下负电荷分布范围更广,使负电荷对针电极的屏蔽效果更明显,因此在交流电树枝化过程中,电压正半周下的电场更高,放电强度更大。