近年来,在工程上得到迅速应用的柔性直流输电技术已在高压直流输电领域占据重要地位,而不断提升的电压等级又对高压直流输电电缆的可靠性提出了更高要求。运行经验表明,主绝缘是高压输电电缆本体最主要的故障位置,对主绝缘故障后系统故障特性的仿真与分析对于今后高压直流电缆的设计和柔性直流输电系统的控制保护具有重要意义。本文针对柔直输电电缆主绝缘故障系统中金属护套上的过电压特性建立了理论模型和仿真平台进行研究,主要研究内容和取得的成果如下:(1)用基本单元导纳矩阵级联的方法来近似带有分布式参数的高压直流电缆模型。分布式参数特性一直是电缆理论建模的最大难题,本文在理论建模过程中采用若干具有集中参数的基本单元来近似一条长距离输电电缆,当基本单元长度不超过0.3km时,该近似方法成立。此外,只要基本单元长度适宜,采用导纳矩阵级联迭代的运算方法可以在数学上模拟一条任意长度的输电电缆。(2)在Matlab平台编程实现了主绝缘故障情况下的交流源放电模型,并结合实际工程对金属护套上的故障电流和感应电压进行了仿真计算。柔直系统高压直流输电电缆主绝缘故障后,由于分布式电容放电效应产生的故障电流将流过接地护套,金属护套上感应的过电压有可能破坏电缆线路,对护套上的感应过电压进行计算能够为今后高压直流电缆的设计和故障保护提供依据。(3)在Simulink平台搭建了主绝缘故障情况下的R-L-C故障系统模型,并结合实际工程对金属护套上的故障电流和感应电压进行了仿真分析。仿真平台的建立有助于和理论模型进行对比,并对仿真结果进行验证以及对故障情况下防御措施进行讨论。