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特高压直流输电作为我国电力建设发展的主要方向，在远距离、大容量输电方面具有独特的优势。而特高压直流穿墙套管作为特高压直流输电系统中的核心设备，具备载流、绝缘和支撑的功能，对输电系统的经济传送、灵活分配和安全运行起着至关重要的作用。然而，特高压直流穿墙套管并非没有弊端，它的电气绝缘结构非常独特，电场分布也十分复杂，一旦发生故障，不仅失去了对输电系统的保护功能，甚至会造成其他电气设备的损毁，给电力系统造成巨大损失。
高压直流套管主要包括 3 种类型：油浸式平波电抗器套管、换流变压器套管还有穿墙套管。目前所有的高压直流套管的主绝缘结构都采用电容式绝缘结构，和交流套管的绝缘结构差不多。而关于高压直流套管的绝缘设计也可以根据交流套管的设计经验，但是因为高压直流套管尤其是特高压直流穿墙套管的运行工况非常特殊，所以还要考虑其自身的一些特点，以及其他一些绝缘设计方面需要特别注意的问题。
现阶段，特高压直流套管结构形式包括 3 种类型，分别是环氧树脂浸渍干式结构、油浸纸结构以及纯SF 6 气体绝缘结构。
（1）环氧树脂浸渍干式直流套管
干式套管的核心是环氧树脂浸渍电容芯子，即将绝缘纸及铝箔电极卷成芯子后，在真空条件下用环氧树脂浸渍，并通过加热固化制成。环氧树脂浸渍电容芯子的设计主要是依据电阻、电容的分压原理，这和油纸套管的设计相类似，其中最关键的问题是合理选择径向最大工作场强以及设计均压电极。套管外绝缘采用复合绝缘套管，复合绝缘外套与电容芯体之间充一定压力的SF 6 气体。这种结构的套管优点是电气性能优良，特别是套管内外场强分布合理，耐局部放电性能好，具有很好的憎水性，耐污秽性能优良，抗机械应力强，同时还具备质量轻、体积小、不容易发生破碎的特性，这使其运输与包装更可靠安全，可维护性好。但是由于电容芯子较长，电容芯子的绕制及真空环氧浸渍、固化工艺难度大，对生产条件、生产设备及制造工艺等要求较高。
（2）油浸纸式直流套管
油浸电容式套管通常情况下是将瓷套作为外绝缘，以油浸纸式电容芯子作为内绝缘，套管内部填充的是变压器绝缘油。这种结构套管的优点是工艺成熟，产品合格率高，已经广泛应用于国内外各个电压等级的交流输电系统中。油浸纸绝缘套管的内绝缘电气性能优越，场强分布合理、介质损耗小、局放起始电压高，材料性能控制严格、生产设备和工艺易于掌握；其外绝缘材料使用的是高压电瓷材料，因为高压电瓷的绝缘性能优异而且化学稳定性很好。但是油纸套管由于内部充油、外部采用瓷质护套，使得其质量较大，不利于运输、安装，特别在电压等级更高时，瓷外套总长度更长，其机械强度和平衡问题难以满足要求；而且油纸套管在使用过程中易发生油渗漏、油色谱超标、爆炸等事故，存在一定的安全隐患。另外，瓷质外套的直流穿墙套管外绝缘直流电场的分布，对污秽和潮湿所引起的表面电导率变化是很敏感的，尤其是非均匀淋雨下经常导致电场的畸变和外绝缘闪络事故。
（3）纯SF 6 式直流套管
纯SF 6 气体结构直流套管，结构最为简单，主要由复合空心绝缘子、导杆组件、套管内屏蔽、套管外均压环等部分组成。套管外绝缘采用空心复合绝缘子，内绝缘采用SF 6 气体，套管内部采用数个金属屏蔽筒来控制内部电场和外部接地处电场，但这种方式对电场的调节能力较弱，内、外电场分布的相互影响也较大，而且套管直径需要做得很大。纯SF 6 气体结构套管具备优良的抗机械应力及耐污性能，同时其质量较轻，方便运输。但是，长直径、薄壁的屏蔽电极，对结构设计、生产工艺、安装固定技术等要求较高。
特高压直流套管外绝缘的电场分布为直流电场，对污秽和潮湿所引起的表面电导率变化很敏感。阀厅的内外绝缘需要合理匹配，相应的电容芯子长度受到工厂制造能力的制约，设计时需确保套管内部径向、轴向场强分布合理。
（1）电场分布
套管的一个主要问题，在于引导载流导体穿过墙壁时，设备应能耐受试验和运行电压，而又尽可能少地使用材料。为达到这个目的，需要以尽可能好的方式来影响绝缘材料内部和外部的电场分布：内部，在尽量限制材料厚度的同时避免击穿；外部，在保持闪络距离尽可能短的情况下，避免周围介质中的闪络。对于交流电压，控制电场的最可靠方法是通过电容器实现，因此必须考虑的麻烦因素是杂散电容的作用和容抗产生的温度影响，而它们是很小的，对普通形式的套管的影响足以忽略。但直流电压的情况就完全不同，直流电压的分布不再受电容作用，而是全部靠介质电阻的作用，不能像容抗那样通过对导电层的适当安排或嵌入电容器的方法调整介质电阻来控制电场。对于直流电，存在两个严重干扰电场分布的因素，第一个是温度的重大影响，第二个同等重要的是加在介质电阻上的电压的影响。但就电场分布和介电强度来说，温度和电压的影响最终都进入一种自我恢复过程中。绝缘芯子较热的部分介质电阻较小，因而介质电应力和介质损耗都降低。而较高的局部介质电应力降低了介质电阻，并导致介质电场的电应力降低和较好的电场分布。这种自我恢复的过程，部分地解释了为什么在直流电压下某些带有控制电场的介质材料中测量到特别高的介电强度。
对于SF 6 高压套管而言，这种套管一种典型的电场具有强垂直介质表面分量的绝缘结构，其绝缘结构设计包含套管内部的SF 6 气体间隙放电、套管内表面沿面放电、套管外表面沿面放电和空气间隙放电等四种情况。优化设计高压套管内外屏蔽结构，较好地控制高压套管内外的最大场强在合适的范围内，有效改善高压套管外表面电位分布的均匀性，是 1 100 kV特高压套管设计中的难点问题。
（2）介电常数
绝大部分计划用于套管的介质材料在直流电压下比在交流电压下具有高得多的介电强度，因而工作的绝缘零件在运行和试验时都能承受较大的电应力。这就意味着有可能节省绝缘材料并且因此在便宜的价格下设计直流套管。遗憾的是，这个优点被需要很长的爬电距离所抵消，因此，必须选用很长的带复伞裙的瓷套。结果，瓷套的造价显著上升，并由于种种原因，变压器套管和穿墙套管能允许的长度有所限制，因而容易导致工作零件的电气强度不能得到充分利用。
（3）大气沉积
交流套管的大气沉积问题是在海岸地区发现的，在那里，高盐度的海上空气不断地飘入陆地，而在空气高度污染的工业地区这一问题也必须考虑。但对于直流电压，在其他因素相同的情况下，大气电沉积是交流电压下的好几倍，特别是正极性证明更容易受损。在直流电下，不仅电沉积更严重，而且电沉积对套管的电位控制和电场分布更具有害影响。在直流情况下，电容控制的主要影响消失，电沉积降低了绝缘子表面的电阻，造成纵向控制。为消除这些困难，正在尝试用特别长的爬电距离，即采用有许多伞裙和凹槽的绝缘子。在选择最优绝缘子形状之前，需要通过超长周期的户外试验确定污染程度和污秽对两种极性电性能的影响。由于不可避免地要一次又一次地扫除电沉积物，必须考虑到所选用的伞形能方便清扫工作。
（4）介质损耗
在纯直流或带有小脉冲的直流情况下，绝缘材料的介质损耗并不是完全不发生，也不是可以忽略的。这适用于所有连接换流器和架空输电线路的滤波电抗器上的套管，但对于在交流侧供电给换流器的变压器来说情况就不同了。大而复杂的脉冲，以及波前明显的陡度引起的电压跳动，由于其较高的频率，介质损耗可能比工频交流电压下遭受的多得多。因此，在进行这种套管的温度计算时，对这些损耗要特别注意。但这方面的一个缺点是，要通过试验确定这些损耗事实上几乎是不可能的，即使在实验室里以较合适的代价也不能产生所需的电压。剰下来的可能性只有通过计算来确定这些损耗，这可借助傅里叶分析来充分精确地做到。但在这样做时，对于所使用的绝缘材料，其功率因数和频率的关系必须被考虑在内，这种关系通过实验室的测量即可。
（5）阻抗损耗
对于纯直流电，确定直流套管中的阻抗损耗较简单，对于大导体截面，由于没有任何集肤效应，这些损耗要比交流情况下小。作为一个准则，较小的脉动是不必考虑的，就滤波电抗器套管而论，脉动可因此而忽略。但是，对于供电换流器的变压器，交流的方波会产生一种特殊的集肤效应。借助傅里叶分析，研究表明，集肤效应因素的大小是频率的函数，它也可以确定为非正弦波电流。其程序如下：集肤效应因素被确定为许多较高的谐波，并代入一个求和公式，从这个公式中可以计算出阻抗损耗。阻抗损耗施加全电流时，集肤效应因素被赋予相应的非正弦波电流，这样计算出来的集肤效应因素或多或少地取决于电流曲线，这比在同一有效值的正弦交流电下高一些。用这种办法可以确定所有的损耗，就不需要进行每种直流套管的温度计算。
（6）高压直流穿墙套管外绝缘闪络
运行经验表明，系统电压为± 400 kV及以上的穿墙套管闪络事故是个普遍存在的问题。虽然套管的爬电比距已从± 400 kV的 25 mm / kV增至± 500 kV的40 mm/ kV，但随着系统电压的升高，闪络次数有增长的趋势。相对于交流套管，直流套管外绝缘更容易发生闪络，主要原因如下：
①直流套管的内绝缘对外绝缘的电场分布调节作用不明显，使得套管外表面的电场分布均匀性不如交流电下的套管好。
②直流套管的瓷套表面与淋湿的污秽层之间，瓷套沿面的电场畸变大，场强值高。因此，比起交流状况下瓷套沿面的闪络和击穿电压要低得多。
③由于直流电压相对于交流来说更易吸污，并且直流放电电流在瓷套外表面易于形成飘弧、桥接现象，使得闪络容易发展。
④直流套管在线路上的运行时对地电压即为额定电压，而交流套管的实际运行对地电压为工作相电压，因而直流套管比起交流套管的实际运行电压高大约1.7倍，这样就造成了相同额定电压套管长期耐受的电压实际上相差 1.7 倍，从而使直流情况下的套管比交流情况下的套管更易闪络。
为避免直流套管的不均匀潮湿闪络，目前普遍可采取的措施：
①提高户外瓷套高度及提高爬电距离，以减少瓷套表面单位长度上的场强值。
②瓷套伞盘上增设若干辅助伞裙，对闪络电压起屏障作用，并可减弱瓷套表面不均匀潮湿的影响程度。
③瓷套表面喷涂RTV硅橡胶（常温固化硅橡胶）等憎水性涂料，改善瓷套表面不均匀潮湿现象，并使其表面电压分布趋于均匀。
④还可以在瓷套外表面喷涂半导体釉，用此办法降低瓷套表面与污秽层之间的电阻率差，进而改善其表面的电场分布。