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高压电缆附件作为直流电缆输电的关键部件，其绝缘电树枝劣化是影响高压直流电缆系统安全、可靠运行的重要因素。本文以三元乙丙橡胶（EPDM）高压直流电缆附件绝缘为对象，基于机械应力、温度作用研究电荷输运与电树枝劣化规律和机理；基于纳米乙烯基笼型聚倍半硅氧烷（OVPOSS）、抗氧剂研究EPDM电树枝劣化抑制机理和方法，以期为高压直流电缆附件绝缘设计提供实验依据和理论支撑。研究工作和主要结论如下：
（1）根据机械应力下电缆附件绝缘EPDM电树枝生长特性，发现电缆附件拉伸形变能促进电树枝生长，增大拉伸形变导致电树枝引发概率提高、生长速率加快；发现压缩形变使电树枝生长特性呈现相反趋势，电树枝生长被延缓。基于分子动力学仿真发现EPDM自由体积、内聚能是电树枝劣化的关键因素，建立了电荷输运的EPDM电树枝劣化物理模型。
（2）基于温度作用下EPDM电树枝生长特性，发现恒定高温促进电树枝引发、增大电树枝劣化区域，高温作用下丛林状电树枝出现概率升高；温升作用下EPDM物理结构、电荷输运处于非平衡状态，能够促进电树枝生长、影响电树枝形态分布，温升越高其电树枝劣化越严重。结合EPDM局部链段松弛、自由体积、分子链间势能特性，建立了温度作用下EPDM陷阱分布、电荷输运与电树枝劣化相互作用的物理模型。
（3）基于物理共混法制备了抑制电树枝生长的EPDM/OVPOSS复合材料，根据复合材料理化性能测试数据，发现纳米OVPOSS含量较低时，纳米粒子与基体之间具有明显的交联作用，使复合材料深陷阱能级、陷阱密度变大，对载流子捕获能力提高而增强电树枝生长抑制能力；纳米OVPOSS含量较高时，纳米粒子之间发生交联反应形成微米级物理缺陷，使复合材料深陷阱能级、陷阱密度变小，载流子输运调控能力减弱，导致电树枝生长抑制效果降低。
（4）基于等温表面电位衰减陷阱分布测试与量子化学仿真计算，发现抗氧剂共轭苯环、极性羟基等构成化学陷阱使抗氧剂改性EPDM陷阱能级、陷阱密度增大，试样内部载流子输运调控能力增强，因而能够抑制电树枝劣化过程。发现复合抗氧剂比单抗氧剂改性EPDM陷阱能级、陷阱密度较大，电荷输运调控能力较强，电树枝生长抑制效果更为显著，采用复合抗氧剂改性EPDM是提高电缆附件绝缘耐电树枝性能的有效手段。
（1）根据机械应力下电缆附件绝缘EPDM电树枝生长特性，发现电缆附件拉伸形变能促进电树枝生长，增大拉伸形变导致电树枝引发概率提高、生长速率加快；发现压缩形变使电树枝生长特性呈现相反趋势，电树枝生长被延缓。基于分子动力学仿真发现EPDM自由体积、内聚能是电树枝劣化的关键因素，建立了电荷输运的EPDM电树枝劣化物理模型。
（2）基于温度作用下EPDM电树枝生长特性，发现恒定高温促进电树枝引发、增大电树枝劣化区域，高温作用下丛林状电树枝出现概率升高；温升作用下EPDM物理结构、电荷输运处于非平衡状态，能够促进电树枝生长、影响电树枝形态分布，温升越高其电树枝劣化越严重。结合EPDM局部链段松弛、自由体积、分子链间势能特性，建立了温度作用下EPDM陷阱分布、电荷输运与电树枝劣化相互作用的物理模型。
（3）基于物理共混法制备了抑制电树枝生长的EPDM/OVPOSS复合材料，根据复合材料理化性能测试数据，发现纳米OVPOSS含量较低时，纳米粒子与基体之间具有明显的交联作用，使复合材料深陷阱能级、陷阱密度变大，对载流子捕获能力提高而增强电树枝生长抑制能力；纳米OVPOSS含量较高时，纳米粒子之间发生交联反应形成微米级物理缺陷，使复合材料深陷阱能级、陷阱密度变小，载流子输运调控能力减弱，导致电树枝生长抑制效果降低。
（4）基于等温表面电位衰减陷阱分布测试与量子化学仿真计算，发现抗氧剂共轭苯环、极性羟基等构成化学陷阱使抗氧剂改性EPDM陷阱能级、陷阱密度增大，试样内部载流子输运调控能力增强，因而能够抑制电树枝劣化过程。发现复合抗氧剂比单抗氧剂改性EPDM陷阱能级、陷阱密度较大，电荷输运调控能力较强，电树枝生长抑制效果更为显著，采用复合抗氧剂改性EPDM是提高电缆附件绝缘耐电树枝性能的有效手段。