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内半导电屏蔽层（简称:半导电层）作为高压直流电缆（HVDC）不可缺少的过渡结构,起着匀化电场,紧密连接线芯和绝缘层的作用。高压直流电缆的绝缘层随着运行年限的增长,内部空间电荷积聚越来越严重,进而导致绝缘料电气性能下降,威胁电缆的安全稳定运行。目前,较为关注的高压电缆绝缘料纳米复合电介质会降低绝缘料纯净度,长期运行存在击穿特性下降的风险。研究表明,半导电屏蔽层作为电荷由金属线芯向绝缘层注入的必经路径,其性能会影响绝缘层电荷积聚特性。因此,开展半导电屏蔽料改性研究对于解决高压直流电缆绝缘层空间电荷积聚问题具有重要的意义。本小节从半导电复合材料体改性和“半导电屏蔽层/绝缘层”界面两个角度出发,研究石墨烯（记为G）及其衍生物氮掺杂石墨烯（记为NG）改性半导电料对高压电缆绝缘层空间电荷积聚特性的影响。具体方法如下:一方面,从半导电复合材料体改性角度出发,采用G及NG作为第二导电添加剂,研究其掺杂量对优化半导电复合材料表面粗糙度、抑制PTC效应及其作用下抑制绝缘层空间电荷积聚特性的影响;另一方面,从半导电层/绝缘层界面角度出发,采用高导电柔性G涂覆于界面,研究不同界面涂覆状态对绝缘层空间电荷积聚特性及复合试样击穿场强的影响。首先,通过氧化还原法制备少层G;热处理法制备NG粉末试样,通过调控G及CB含量制备了七种不同配比的半导电复合材料试样,调控NG含量制备了四种半导电复合材料试样;通过将高导电柔性G经过KH-570改性以增强其与目标试样表面的结合力,涂覆于半导电层或绝缘层试样表面,经过热熔接制备得无涂覆层、仅涂覆半导电层和仅涂覆绝缘层三种复合结构试样。其次,通过透射电镜（TEM）,拉曼光谱仪（Raman）和X射线衍射仪（XRD）分别表征G及NG粉末的微观结构。研究发现,G粉末的层数为7层,还原效果较好;NG的片径大致为2.93～5.02μm,结构完整,缺陷较少。分别以G和NG为第二导电添加剂引入半导电屏蔽料中,通过调控导电粒子添加量,采用扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和红外（FTIR）研究了不同导电粒子及含量对其理化性能的影响。微观结构分析表明,随导电添加剂含量增加,导电粒子数量和导电通路均明显增加;粗糙度分析表明,随G含量增加,高掺杂量G比未掺杂石墨烯试样降低了72.5%;随NG含量增加,粗糙度呈先下降后升高的趋势,0.5phr（百份含量）NG试样比未掺杂NG试样降低了32.13%,对比发现G对表面的改性作用显著大于NG。再次,通过体积电阻率,电声脉冲法（PEA）及热刺激去极化电流法（TSDC）等手段表征第二添加剂G和NG对复合材料高温稳定性及空间电荷积聚特性的影响。体积电阻率分析表明,随导电添加剂含量增多,体积电阻率均呈下降趋势,且G对半导电复合材料PTC效应的抑制作用显著优于NG。绝缘层电荷特性分析表明,相同CB含量时,高掺杂量G比未掺杂G半导电复合材料作用下绝缘层内部空间电荷积聚量降低了44.7%。对比发现3phr G替代5phr CB可有效减少绝缘层中空间电荷积聚。1phr NG半导电复合材料作用下绝缘层内部空间电荷量最低,为1.2×10-7C,降低幅度高达40.89%。研究发现G对绝缘层内部空间电荷积聚的抑制作用明显优于NG。最后,通过热熔接方法制备不同涂覆状态的三种复合结构试样,并采用扫描电镜、热刺激去极化电流和万能击穿试验仪,分别表征其微观结构、不同界面接触状态下绝缘层内部的空间电荷积聚特性以及不同界面状态复合试样的击穿特性。微观结构分析表明,半导电层涂覆石墨烯后,涂覆层表面更均匀,且半导电层涂覆复合试样的界面接触紧密,无气隙。绝缘层空间电荷积聚特性分析表明,仅涂覆半导电层的复合试样,其绝缘层内部的空间电荷量最低,为1.56×10-9C,比未涂覆试样降低了51.55%。击穿特性分析表明,石墨烯涂覆半导电层/绝缘层复合试样击穿场强最高,为184.75 k V/mm。综合分析表明,仅在半导电层侧涂覆石墨烯的界面匹配特性最好。