直流高压电缆是直流输电中关键装备之一,但直流电场下绝缘层容易形成空间电荷积累,因此直接检测全尺寸电缆内的空间电荷是保证电缆可靠运行的必要技术。本文以全尺寸厚绝缘高压直流电缆为研究对象,基于电声脉冲法构建全尺寸电缆测试系统并开展了实验应用研究。为满足厚绝缘层电缆的检测,设计了适用于厚绝缘全尺寸电缆的空间电荷检测系统,其电极系统采用线型接触结构、高压电脉冲源输出幅值可达10kV、脉宽约200ns,且可根据需要调节脉宽。为保证空间电荷测量区域分配的电脉冲幅值足够高,以激励厚绝缘层中的空间电荷扰动形成声波,设计了外置式耦合电容和电缆本体耦合电容两套空间电荷测量方案。同时,为模拟实际电缆负荷变化时绝缘层内的温度变化,采用穿心变压器设计了模拟加热系统,以便对绝缘层中空间电荷和温度分布同步实时监测。通过对10mm左右厚绝缘层电缆的空间电荷动态测量,验证了所设计的两套空间电荷测量方案均可实现厚绝缘电缆内部空间电荷的动态监测。另外,通过对交流电缆的空间电荷测量表明,传统交流电缆内部存在大量的交联副产物,在高温、高电场下,其解离的杂质离子可在绝缘层表面区域大量积累而形成异极性电荷,导致电缆绝缘层电场分布的畸变,因此传统交流电缆料和制造工艺,不适合直接应用于直流电缆的生产和制造。