目前高压交联聚乙烯(Crosslinked polyethylene,XLPE)电缆在城市输配电系统中的应用越来越广泛,这使得电缆的使用寿命及性能受到广泛关注。XLPE电缆的电、热特性是影响电缆性能的重要因素,电缆的金属护层和阻水带作为电缆结构的重要组成部分,其相关的特性参数与相邻的绝缘层和护套等结构具有明显的差异,而目前的研究缺乏对金属护层和阻水带的相关电、热特性影响的深入研究。通过对高压XLPE电缆护层结构的电、热特性进行专门分析研究,能够为提高电缆的载流量计算精度及电缆运行寿命提供坚实的理论基础。本文在不同温度下对XLPE主绝缘材料及护层材料的相对介电常数、导热系数、热膨胀系数及弹性模量进行了实际测量,获得11OkV电缆绝缘及护层材料的电、热、力学参数及其随温度变化的基本规律。根据11OkV高压XLPE电缆的结构特点,建立了电缆径向和轴向结构的物理模型,利用ANSYS有限元分析软件计算了具有不同的结构参数的电缆金属护层和阻水带对电缆本体电场分布、温度分布及热应力分布特性的影响。电场分布的计算结果表明,在不考虑金属护套环流的情况下,正常运行中XLPE电缆各层结构的电场强度均不会高于介质的击穿场强;当阻水带与金属护套间有间隙时,气隙中的电场强度将大于空气的击穿场强,会发生气隙击穿。温度分布及热应力分布的计算结果表明,改变皱纹铝护套轧纹节距、轧纹深度及阻水带厚度等电缆护层结构参数会影响电缆整体导热性。通过分析对比仿真结果,提出将电缆的皱纹铝护套轧纹节距缩短至原尺寸2/3和1/2区间以及减小铝护套的轧纹深度和阻水带厚度作为优化方案以提高电缆的电、热性能,同时铝护套的厚度、气隙厚度以及XLPE电缆的其他结构尺寸保持不变的设计尺寸。最后,通过仿真计算和统计分析,并与原结构的对比,验证了优化后的护层结构温差和热应力较原护层结构减小,具有更优的电、热特性。