柔性高压直流输电技术由于其灵活多变的运行功率范围、运行的独立性、功率方向控制的简单性以及优越的输电性能而获得广泛的关注。柔性高压直流输电线路采用重量轻、体积小、电气性能优越、环境友好和维护方便的高压直流XLPE电缆。我国风能、太阳能、潮汐能等二次能源资源丰富,而这类能源产出电能的最佳传输方式就是采用柔性高压直流输电,因而研究柔性高压直流输电技术的关键技术之一,柔性高压直流XLPE电缆及其附件,将具有十分重要的价值。本文以理论设计、仿真计算及优化、实验研究为主线,逐步深化分析,从而构成高压直流XLPE电缆及其附件设计的完整体系。理论设计部分给出详细的高压直流XLPE电缆及其附件的设计方案,并给出分析绝缘层电场分布的理论依据。仿真计算及优化部分以±30kV直流XLPE电缆及其附件为设计对象,仿真计算电缆在正常运行状态及“极性反转”状态时的电场分布情况,并对电缆附件应力锥形状和电导参数配合等进行优化分析。最后,实验部分采用电声脉冲法(PEA)研究了电缆主绝缘材料的空间电荷分布特性,在此基础上提出了电缆主绝缘材料选型的依据;从空间电荷特性、拉伸性能以及动态热机械分析研究了热处理温度对电缆附件绝缘材料性能的影响;通过三电极法研究电缆及其附件绝缘材料的电导电流特性以及电声脉冲法研究电缆主绝缘与附件增强绝缘构成的双层绝缘介质的界面空间电荷特性,两种方法互为验证。论文着眼于理论设计、仿真分析与实验相结合的研究思路,成功地完成了柔性高压直流XLPE电缆及其附件的设计。课题研究的成果将给我国柔性高压直流输电技术提供一定的参考。