车载高压电缆作为高速列车的关键高压设备之一,其健康状态直接影响着高速列车运行的安全性与可靠性。电缆终端作为车载电缆的重要组成附件,由于绝缘结构十分复杂,同时频繁受到过电压冲击,导致电缆终端层间电场畸变出现局部放电,时常引发安全隐患。由于电缆终端内部电场畸变存在普遍性和潜在危害性,为了解决这一问题,本文围绕非线性介电材料改善车载终端电场分布、削弱局部高电场强度展开了相关研究,采用Zn O/EPDM非线性介电材料作为电缆终端的应力控制层,实现过电压发生时应力控制层的相对介电常数随场强变化自动改变,对提高电缆终端长期运行的安全可靠性具有重要的工程参考价值及意义。本文首先基于预制式电缆终端和多层热缩型电缆终端的几何结构和材料建立了有限元仿真模型,分别在正常工作电压与暂态过电压下对其进行电场仿真计算,分析得到两种电缆终端的电场分布及改善电场分布所需应力控制层材料的目标介电特性。然后搭建了Zn O/EPDM非线性介电材料的制备平台,通过改变掺杂Zn O陶瓷颗粒的大小及用量制备了具有不同非线性介电特性的复合材料,并且对制备的材料进行了表征和测试,分析了复合材料介电特性随掺杂颗粒大小及质量分数的变化规律。最后基于仿真与试验两个方面验证了非线性介电材料改善电场分布的有效性。首先将满足目标介电特性要求的材料进行参数拟合,然后将其代入仿真模型计算,结果表明:当预制式电缆终端和热缩型电缆终端的应力控制层采用非线性介电材料时,其内部畸变电场得到明显改善,非线性介电材料的非线性系数越大其削弱局部高电场强度的效果越好。同时搭建了针-板间隙电晕放电测试平台,研究了不同非线性介电材料对针-板间隙电晕放电的抑制效果,研究表明:与固定介电常数材料相比,非线性介电复合材料能够有效改善极不均匀电场中的电场分布,减弱了针-板间隙电晕放电的强度,提高了电晕放电发展中各阶段所需电压,并且材料的非线性系数越大其效果越明显。