超高压XLPE（Crosslinked Polyethylene）海缆是承担风能、太阳能等清洁能源大容量输送的关键电力装备,XLPE绝缘性能是保障其安全运行的关键。然而,在高比例可再生能源和电力电子装备逐渐接入现代电网背景下,谐波、重复的电压暂态和电流暂态以及交直流电压混合供电等存在于现代电网中,上述现象将引起超高压XLPE海缆处在加速热老化风险之中。海缆XLPE绝缘热老化将会降低绝缘系统的可靠性,甚至导致海缆XLPE绝缘过早失效,威胁海缆和电力系统的安全可靠运行。因此,本文开展了热应力作用下超高压海缆XLPE绝缘性能劣化演变机制、高压频域介电响应特性等研究,提出了热应力作用下超高压XLPE海缆老化状态评估方法及流程。本文主要研究工作如下:（1）制备了不同热应力作用下超高压海缆XLPE绝缘样片,从多角度表征分析了热应力作用下海缆绝缘XLPE样片的理化特性、聚集态结构、机械特性、介电及击穿特性的演变机制;分析了超高压海缆XLPE绝缘热氧老化机制及其性能劣化的微观行为与宏观特性间关联关系,为超高压海缆的高压频域介电特性分析和状态诊断提供支撑。（2）提出了一种用于大尺度超高压海缆的高压宽频带介电响应无损测量方法,开展了不同热应力作用和经过现场预鉴定试验超高压XLPE海缆的高压频域介电响应特性测量。研究分析了不同测量电压和老化状态下超高压XLPE海缆复电容、介质损耗正切值、电导率和介电模量演化规律。从电导特性和极化特性角度,揭示了场强和老化状态对超高压XLPE海缆高压频域介电特性的影响机制。（3）基于超高压海缆XLPE绝缘劣化机制和高压频域介电响应特性,提出了采用循环电压激励开展海缆高压频域介电响应特性测试的方法,可有效表征老化海缆高压频域介电特性的“记忆效应”;分析了循环电压激励下海缆高压频域介电响应特性演化规律,并以XLPE绝缘机械性能失效准则为依据,构建了超高压海缆高压频域介电响应特征参量与其老化状态的量化计算模型,提出了一种超高压海缆绝缘老化状态评估方法与流程,为现场超高压XLPE海缆绝缘老化状态评估提供参考和指导。