聚合物绝缘能否成功应用于高压、超高压直流绝缘中，关键在于能否解决聚合物内部积聚的空间电荷问题。多年来，国内外众多学者都在积极地探索抑制聚合物绝缘中空间电荷的最佳途径。具有场致增强型非线性电导特性的绝缘材料，在复杂绝缘结构中可自行均化电场分布，本文利用纳米聚合物的非线性电导特性，在聚合物主绝缘与半导电屏蔽层之间增加一层非线性绝缘介质作为屏障层。通过调整非线性屏障层的填料种类和填料比例，探索抑制主绝缘体内空间电荷的可能性。　　采用电声脉冲法(PEA)对不同浓度的SiC/LDPE、ZnO/LDPE与 LDPE双层复合试样在不同场强、不同电压极性下的空间电荷分布进行测试，分析非线性屏障层对主绝缘内空间电荷行为的影响。并利用COMSOL Multiphysics软件仿真分析不同平均场强下、不同填料种类及浓度下的双层介质界面电荷行为。　　实验研究结果表明：纳米复合材料电导率对纳米填料浓度有一定的依赖性；浓度为16.67wt％的SiC/LDPE与ZnO/LDPE双层复合试样非线性层置于阴极侧对双层介质 LDPE中空间电荷有一定的抑制效果。短路过程中界面电荷极性与聚乙烯侧电压极性相同。　　由仿真分析得知，随外加平均场强的提高，双层试样界面电荷达到稳态所需时间缩短，界面电荷可能出现极性翻转现象；短路时电荷衰减速率与界面电荷数量有关，电荷量越高衰减速率越快；界面电荷建立所需的时间远远小于短路时电荷衰减所需的时间。界面电荷随电场的变化趋势由非线性层材料属性决定，厚度比对其影响较小。对于浓度为20.00wt％SiC纳米复合材料双层试样，在高场强下，随线性层与非线性层厚度比的增加，界面电荷量减少，因此适当减小非线性屏障层的厚度有利于抑制界面电荷的形成。