直流输电相较于传统交流输电,具有线路造价低、有功损耗小、调节速度快、系统稳定性高等优点,适用于远距离大功率输电、海底送电、用地下电缆向大城市输电等场合。而柔性直流输电运行方式更灵活,系统更加可控,适用于孤岛输电、分布式发电并网、城市供电等诸多领域。直流电缆中由线芯流经主绝缘层至金属护层中的电流即为泄漏电流,泄漏电流可以反映电缆中介质整体劣化的情况。不同缺陷的电缆中所检测的泄漏电流波形存在差异,通过分析这些差异,可以将泄漏电流作为诊断直流电缆中的故障缺陷的一种依据。本文以泄漏电流为重点,根据直流电缆基本结构与泄漏电流产生机理制作了电缆缺陷模型,设计了采集电流信号的实验平台,使用小波包多尺度分解的方法对采集到的数据进行分析,提取出不同电压等级、温度、热老化天数下的电缆缺陷模型的泄漏电流波形特征。本文主要研究工作包括以下几点:首先,本文基于交联聚乙烯电缆的基本结构和直流电缆制造与运行中会导致故障缺陷的因素,设计制作了气隙、悬浮、沿面、划痕、尖端五种常见的直流电缆故障缺陷的模型。然后搭建了测量直流电缆中的泄漏电流的实验平台,并分析了测试干扰来源,采取相应措施对其进行屏蔽。以电压等级为变量采集泄漏电流时使用阶梯升压法,分别对被测电缆以5/10/15/20/25 kV的电压等级进行加压实验;以温度为变量的实验将电压等级定为20kV,再分别在20/30/40/50/60℃的温度下进行泄漏电流采集;以热老化天数为变量的实验中将电缆每天以70℃加温12小时,分别在热老化10/20/30天时对每种缺陷的电缆进行阶梯升压,采集泄漏电流数据。接下来分析了各条件下XLPE电缆中电导率、电场强度等参数变化的机理,并阐述了小波包分析方法的原理。将在这几种故障模型中采集到的泄漏电流波形通过小波包多尺度分解的方法先进行平滑去噪处理,再分解成平滑、细节两种尺度上的分量进行对比分析。最后根据同一电压等级下不同故障缺陷的电流波形差异以及同种缺陷在各个温度或不同热老化程度下的差别,总结不同缺陷模型在不同运行条件下的泄漏电流波形特征规律。实验结果表明,小波包分解能有效将直流电缆中的泄漏电流波形分解成平滑分量与细节分量两部分,对这两种分量进行对比分析可得到不同运行条件下的直流电缆泄漏电流特征。不同电压等级、温度、热老化天数对不同的缺陷具有不同程度的影响。根据泄漏电流波形之间的差异对直流电缆故障模式进行诊断,可以将泄漏电流作为直流电缆故障检测的一种依据。