外施电压频率对xlpe电缆绝缘中电树枝生长特性的影响 influence of frequency of voltage applied on the propagation characteristics of electrical trees in xlpe cable insulation.pdfVIP

第25卷第3期 电工电能新技术 V01．25，No．3 1旦堕笙：!旦 垒堕!璺望里塑里壁垒望Q!旦旺堂垦!皇旦!堕型垦翌吐!璺皇巫竖塑鱼垦翌皇§臣 !竺堡三堂 外施电压频率对XLPE电缆绝缘中电树枝生长特性的影响 CHEN3 谢安生1’2，李盛涛1，郑晓泉1，G (1．西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室，陕西西安710049；2．长安大学环境科学与 工程学院，陕西西安710064；3．英国南安普敦大学电子与计算机科学系，英国南安普敦S0171BJ) 构特征与生长特性，发现由于XLPE的半结晶聚集态物理结构，在小于250Hz施压频率下会生成枝 状、枝状与丛林混合状及纯丛林状三类电树枝，在500Hz以上高频下则只能生成稠密枝状电树枝， 分别对应于不同的生长机理。低频下电树枝生长特性和电树枝结构与材料的聚集态密切相关，而 高频下的电树枝生长特性与材料的聚集态关系不大。高频电树枝与环氧树脂、有机玻璃等高聚物 材料中的生长规律相同。半结晶高聚物在低频下的电树枝生长特性主要取决于晶界与无定形界 面的微孔、杂质集中情况以及针尖电极与晶块或无定形区所处的相对位置，而在高频下电极向介 质中注入与抽出电荷的过程较低频下猛烈，会形成较均匀的介质弱区，因此高频电树枝引发与生 长规律较为单一。 关键词：XLPE；电树枝；频率；结构；生长特性 中图分类号：TM247 文献标识码：A 文章编号：1003．3076(2006)03—0033—04 1 引言 及生长特性b’81。在外施电压频率对半结晶材料中 W 自从D Kitehin等人1958年首次在聚乙烯绝电树枝生长特性的影响研究方面，只找到两篇针对 缘介质中发现树枝状老化痕迹以来，人们对聚合物 PE试样研究外施电压频率对电树枝放电特性的影 中的电树枝现象进行了广泛持久的研究工作，但至 响以及外施电压频率与电致发光之间的关系的文 今人们对聚合物中电树枝的引发、生长机理和电树 章旧，100，由于受实验设备条件的限制，外施电压频率 枝的抑制方法的研究远没有结束。不仅因为在半结 的变化范围也仅限于100Hz，尚未发现有关外施电 晶高聚物中的电树枝特性远比人们想象的复杂，而 压频率与XLPE电缆绝缘试样中电树枝形状结构之 且随着空间电荷检测技术…，动态电树枝生长检测 间的关系的文献报道。 系统Hjl及近年的扫描电镜技术等等的实验分析技 本文采用实时显微数字摄像检测技术，通过大 术的不断发展，仍不断有新的研究成果出现，如半结 量的电树枝培养实验，分别研究了在低频电压下(≤ 晶材料晶界对电树枝的影响Ho，不同波形电压下的 空间电荷注入对电树枝生长的影响¨。。等，人们对 现的电树枝结构特征和生长特性及其与施压频率的 电树枝状老化机理的认识也更加深人。 关系。本文研究表明，对于直接取自高压XLPE电 以往人们对电树枝的研究大多是针对具有均匀 缆的绝缘样品，由于生产工艺导致电缆内侧绝缘的 聚集态的环氧树脂、有机玻璃等这一类无定型高聚 结晶状态比均匀制样中的结晶状态更复杂，存在大 物材料，近年来一些作者通过对半结晶材料的研究 球晶与层状结晶，致使电树枝生长特性呈现更大的 发现№’7I，具有半结晶聚集态的高聚物材料中的电树 随机性。对XLPE球晶与层状结晶，致使电树枝生 枝结构和生长规律远比均质材料复杂。同时还发现 长特性呈现更大的随机性。对XLPE电缆绝缘试样 收稿日期：2005．11-16 作者简介-谢安生(1964一)，男，陕西籍，高工，在职博士，从事聚合物绝缘破坏、电气设备检测、自动控制等研究；