交联聚乙烯高压直流电缆由于其优越的电气性能以及力学性能被广泛应用,其绝缘特性以及电、热场分布关系到输电系统的运行稳定。但随着高压直流电缆等级的不断提升,绝缘层厚度也随之增加,并且高压直流电缆在运行过程中绝缘层会由于温度梯度的存在发生电荷积聚,高温长时间运行时,绝缘介质还会发生老化,加速绝缘层电荷积聚,严重时还会造成绝缘局部放电,影响电缆的正常运行。因此,对高压直流电缆的绝缘老化特性以及电-热耦合仿真进行研究,是保障电力线路正常运转的必要条件。研究采用基本性能与老化特性规律分析与电、热场仿真结合的方法。测试分析电缆主绝缘XLPE的基本性能以及老化特性。包括主绝缘的理化性能、电气性能以及导热性能;然后根据已投入运行的电缆尺寸建立电-热耦合仿真模型,计算高压直流电缆的电场以及温度场分布;最后,通过Maxwell-Wagner双层介质极化模型,研究绝缘层电荷积聚对电场的影响。首先,研究高压直流电缆主绝缘层不同位置的绝缘性能以及老化特性。理化性能测试结果表明,随着老化时间的加长,XLPE分子链段受到破坏,球晶尺寸逐渐减小,羰基、羧基等极性基团逐渐增多;绝缘层内侧交联度要略高于绝缘层外侧。电学性能测试结果表明,随着老化天数的增加（0-90天）,交联聚乙烯电导率上升1-2个数量级;内层、中层以及外层试样的相对介电常数分别增加13.4%、15.7%、11.6%,击穿场强分别下降26.3%、33.3%以及37.8%;绝缘层内部电荷量逐渐增加。其次,开展高压直流电缆的电-热耦合仿真研究。通过提取交联聚乙烯的绝缘特性参数,建立电-热耦合仿真模型,计算不同绝缘层厚度下高压直流电缆电场、温度场的变化;探寻载流量以及敷设方式改变时,电缆温度的变化。仿真结果表明:当绝缘厚度从20mm增加到35mm时,绝缘内侧电场强度降低了约34%,绝缘层内外温度差由8.2℃增加至12.6℃;当载流量大于约1200A时,由于绝缘层不同位置电阻率变化速率不同,电缆绝缘层内外电场发生翻转。当载流量为2400A时,绝缘层内侧温度达到90℃左右,随着载流量的增加,绝缘层温差由800A的3.5℃增加到2400A的31.4℃;在三种敷设方式中,散热效率由高至低依次为隧道敷设、直埋敷设和管道敷设。最后,研究高压直流电缆不同位置电荷积聚对电缆电场的影响。结合Maxwell-Wagner极化模型,计算出绝缘层内-中以及中-外界面积聚电荷时绝缘层最大畸变电场分别为31.5 k V/mm、29.3 k V/mm;当界面积聚负电荷时,负电荷所形成的电场对原电场的削弱作用随电荷密度的增大而增强;当界面积聚正电荷时,正电荷在电荷积聚处向外对原电场的增强作用与电荷密度呈正相关;导体温度70℃,内-中界面、中-外界面积聚空间电荷时,绝缘层最大畸变电场分别增大61.8%、43.7%;导体温度为90℃时,分别增大71.3%、68.1%;随着老化天数的增加（0-90天）,绝缘层内-中、中-外界面同时积聚电荷时绝缘层最大畸变电场由38.3k V/mm增加到48.1k V/mm。