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当交联聚乙烯（XLPE）电缆输电线路出现事故时，故障点查找和排除的难度大，会带来难以估量的经济损失。随着运行年限的增加，由绝缘老化所造成的电缆故障数量逐渐增加，其中树枝状缺陷是导致XLPE电缆绝缘失效的重要原因。水树枝是XLPE电缆发生绝缘击穿的主要诱因，电树枝是XLPE电缆绝缘失效的最终体现，电缆绝缘树枝老化规律及影响因素的研究对XLPE电缆绝缘状态评估具有重要意义。以介电响应理论为基础的极化/去极化电流法（Polarization/ Depolarization Current，PDC）作为一种无损检测方法，近年来已成为复合介质绝缘状态诊断研究的热点。XLPE电缆绝缘发生树枝老化后，良好绝缘与不同类型缺陷形成复合绝缘介质，XLPE电缆绝缘的PDC测量方法、时频域介电性能与老化状态之间的联系均是需要研究的课题。因此，本文XLPE电缆绝缘树枝老化的时频域介电特性研究具有重要的理论价值和工程实践意义。 本研究主要内容包括：⑴分别搭建XLPE电缆绝缘电树枝和水树枝老化实验平台，对电缆绝缘样品开展加速老化，从发展形态、生长规律及击穿特性等方面对电树枝特性进行研究，然后从水树数目、平均长度及影响因素等方面对水树枝特性进行研究，对XLPE电缆绝缘树枝老化规律进行了总结和分析。⑵研究了电缆PDC测量接线方式和宽量程微弱电流测量技术，就PDC法测量装置进行了设计和研制，并阐述了多通道电流测量模块研制的详细过程。测试结果表明：通道1~3（量程为100 pA~1μA）的电流最大相对误差均小于5％；当被测电流接近1 pA时，通道4（量程为1 pA~2 nA）的电流最大相对误差为11.6%，但是对应的绝对误差仅为0.34 pA。PDC测量装置满足设计要求，可以准确测量微弱电流信号。⑶基于时频域介电参数转换原理，XLPE电缆的极化电流可转换为频域下的介电参数。因此，利用PDC测量装置对实验室不同老化程度的电缆样品开展 PDC测试，对 XLPE电缆样品的时频域介电特性进行深入研究。研究表明：电缆的时域介电特性（极化/去极化电流、扩展德拜模型参数、I*t~lnt曲线）不仅受到老化程度的影响，同时也受到电缆长度的影响，单位长度下的扩展德拜模型参数随老化程度的增加呈现特定的规律；随着老化程度的增加，I*t~lnt曲线峰值先向右移然后再向左移动；低频下（0.001~0.5 Hz）电缆的介质损耗因数随着老化时间的增加不断增大，并未受到电缆长度的影响，适用于判断电缆绝缘老化状态。⑷选取低频下XLPE电缆的介质损耗因数谱表征电缆绝缘的老化状态。长距离的电缆运行线路在复杂运行环境下会出现某段电缆或者中间接头等局部老化的现象，电缆绝缘整体老化的扩展德拜模型已不能适用。为此，本文提出了基于现场电缆实际状况的电缆老化系统模型，整体电缆系统的介质损耗因数直接受到局部老化电缆部分老化程度（tanδ2）和长度比（Γ）等因素的影响。通过数值计算研究电缆整体介质损耗因数、电缆局部老化部分介质损耗因数与长度比之间的关系。结合电缆实际运行状况，提出了三相电缆现场数据横向对比和历史数据纵向对比的诊断方法，根据介质损耗因数与长度比之间的关系确定可能的局部老化介质损耗因数和长度比，从而判断电缆的实际老化情况。⑸对XLPE电缆绝缘树枝老化规律、时频域介电特性进行了深入研究，利用PDC法所获取的信息能够用于XLPE电缆绝缘的诊断。研究结果为电缆绝缘状态评估的应用和运行维护的策略提供理论依据，对于提高XLPE电缆运维水平，降低电缆事故率意义重大。