电力设备中绝缘材料在运行过程中受到长期电热联合作用，内部结构持续发生变化，电气性能逐渐下降，尤其在高压直流电场作用下，空间电荷效应协同绝缘内部温度梯度效应，严重影响绝缘材料的长期使用寿命。
为研究实际工作条件下高压直流交联聚乙烯（XLPE）电缆的长期运行可靠性，本文采用自制多组片状试样在直流电场与温度梯度/高温作用下的联合老化装置分别对三种XLPE（国产XLPE、国产纳米改性XLPE、进口XLPE）进行长期直流电场-温度梯度联合作用下的加速老化，并分别测量了不同老化形式（高温和温度梯度）和不同老化时间（未老化、老化一个月、三个月以及半年）试样的空间电荷、直流电阻率、热氧老化状况、介电损耗、结晶度、活化能等参数随老化的变化情况，通过对比分析直流电场协同高温或温度梯度场下XLPE绝缘介电性能和微观特性的演变规律及异同点，查明纳米改性XLPE用于国产直流电缆绝缘料长期运行的可行性。
研究结果表明：三种XLPE老化过程中存在着电热降解与交联反应两个相互矛盾的作用。短期电热老化过程中的电热降解作用使得XLPE大分子链断裂生成小分子产物，试样的晶区结构遭到破坏，试样介电性能与热稳定性均有所降低，试样内部靠近电极侧出现异极性空间电荷积聚，并向试样内部引入浅陷阱。随着老化继续进行，老化小分子产物作为晶核引发交联反应，交联反应逐渐占据主导，晶区形态有所完善，介电性能仍有所下降，但热稳定性有所提升，开始出现同极性空间电荷积聚，内部浅陷阱继续增加。长期老化过程中，由于过度交联阻碍了重结晶过程，在电热联合作用下，结晶形态又发生破坏，热稳定性降低，深陷阱的增多使得测得的介电性能有所提升，同极性空间电荷积聚减少。对于老化相同时间的试样，温度梯度老化后试样的低温老化侧空间电荷积聚多于高温老化试样，极性和介电损耗高，电阻率低，去极化电流衰减较快，热氧老化严重，短期老化结晶形态也不如高温老化试样完善，热稳定性差；长期老化较为改善。表明温度梯度老化对材料的介电性能以及微观性能的破坏作用强于单纯的电热老化。另外，添加1wt%纳米SiO2的纳米改性XLPE材料，其长期老化后强场电导、空间电荷特性等介电性能以及热稳定性均优于纯XLPE。