高压直流输电具有能量损耗小,对线路能简单快速的控制,方便电力联网等优点在输电领域扮演着越来越重要的角色。但是由于直流电缆附件具有复杂的复合绝缘结构,各组成材料之间存在较大的电导梯度,会引起局部电场分布集中,导致附件绝缘强度下降。为了解决电缆附件中电导梯度的问题,本文通过对双组份加成液体硅橡胶改性,使其电导性能与电缆主绝缘形成良好的匹配,以解决电导梯度导致的局部电场分布集中问题。本文通过溶胶凝胶法和静电纺丝技术分别制备了钛酸铜钙纳米颗粒和钛酸铜钙纳米纤维,采用机械搅拌的方式将不同形貌的钛酸铜钙均匀分散到液体硅橡胶中,制备得到不同掺杂含量的钛酸铜钙纳米颗粒/硅橡胶和钛酸铜钙纳米纤维/硅橡胶复合介质,对制备的无机填充相和复合介质进行微观形貌和结构表征,并对不同形貌掺杂的复合介质进行介电性能、电导性能、直流击穿性能和空间电荷性能进行测试,最后通过COMSOL Multiphysics仿真软件在电、热耦合作用下对附件的暂态和稳态电场分布进行分析。结果发现:制备的钛酸铜钙纳米颗粒粒径为300-500nm,钛酸铜钙纳米纤维直径约为400nm,纤维长度5-8um;随着填料掺杂浓度增加,复合介质的介电常数也逐渐增大,相同掺杂浓度的钛酸铜钙纳米颗粒/硅橡胶复合介质低于钛酸铜钙纳米纤维/硅橡胶复合介质的介电常数;复合介质的电导率随着无机填料掺杂浓度增加也随之增大,钛酸铜钙纳米纤维/硅橡胶复合介质的电导率增大更为明显;同时复合介质的直流击穿强度随着无机填料的增加而降低;复合介质退极化过程表明空间电荷消散速率与无机填充相的浓度成正相关关系;最后仿真结果表明,随着无机填料的浓度增加,应力锥根部电场集中得到明显改善,钛酸铜钙纳米纤维/硅橡胶复合介质的改善效果更有效,3vol.%钛酸铜钙纳米纤维/硅橡胶复合介质在稳态、暂态过程中都能达到良好的改善电场分布效果。