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技術(shù)文章

影響電樹枝生長的因素

閱讀：24發(fā)布時(shí)間：2025-5-13

電樹枝引發(fā)之后，初始電樹枝出現(xiàn)在電極之前大約幾微米的范圍內(nèi)，樹管直徑約為0.1μm，當(dāng)它生長到大約10μm(這是在氣壓下能夠支持局部放電的最小的氣孔尺寸)時(shí)，可以檢測到的視在放電量約為0.05-0.1pC局部放電脈沖。同時(shí)伴隨著比電樹枝引發(fā)前的電致發(fā)光現(xiàn)象更強(qiáng)烈的局部放電發(fā)光現(xiàn)象，從此，電樹枝開始逐漸生長。

XLPE電纜中電樹枝生長過程非常復(fù)雜，受到很多因素的影響。如局部放電、電場、空間電荷分布、通道的電導(dǎo)、氣體的壓力、機(jī)械應(yīng)力、填料、復(fù)合介質(zhì)、結(jié)晶狀態(tài)、材料中的微孔、低密度區(qū)、運(yùn)行環(huán)境等。

1）外施電壓對電樹枝生長過程的影響

電樹枝在引發(fā)之后的早期階段為枝狀結(jié)構(gòu)，隨著電壓的提高，電樹枝的形狀開始轉(zhuǎn)變?yōu)閰擦譅?，但此時(shí)電樹枝的生長率下降，進(jìn)入所謂的“滯長期”，經(jīng)過一段時(shí)間以后，隨著電壓的繼續(xù)增大，電樹枝又會出現(xiàn)快速生長的現(xiàn)象，在原來叢林狀的電樹枝的端部又長出了枝狀電樹枝，稱為混合型樹枝。如圖2. 7所示：
電樹枝形狀隨電壓的變化規(guī)律
電樹枝形狀隨電壓的變化規(guī)律
隨著電壓的變化，在電樹枝生長的初始階段，電樹枝生長率很高，電樹枝長度增長很快；經(jīng)過一段時(shí)間的增長以后，生長率下降，出現(xiàn)滯長現(xiàn)象；再經(jīng)過一段時(shí)間，隨著電壓的提高，電樹枝又會快速增長，最后導(dǎo)致?lián)舸Ｓ醒芯咳藛T通過試驗(yàn)的方法在工頻交流電壓下得到了XLPE的“S”形老化曲線，如圖
工頻交流電壓下XLPE電樹枝老化曲線
工頻交流電壓下XLPE電樹枝老化曲線

2）頻率對電樹枝生長過程的影響

電樹枝的生長與電壓頻率之間有比較明確的關(guān)系：

a）低頻電壓下為稀疏枝狀電樹枝，高頻電壓下容易引發(fā)和生長叢林狀電樹枝。
b）隨著頻率的增加，電樹枝生長速度加快。電樹枝由稀疏枝狀轉(zhuǎn)向稠密枝狀，逐漸向叢林狀過渡。

3）溫度對電樹枝生長過程的影響

電樹枝結(jié)構(gòu)與溫度的關(guān)系并不是單調(diào)的，Atsushi Maruyama和J.V.Champion等人通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，電樹枝與溫度的關(guān)系為低溫枝狀向中溫叢林狀，再向高溫枝狀逐漸過渡的過程，發(fā)展規(guī)律如圖所示。

電樹枝的生長速率存在一個明顯的分界，稱為轉(zhuǎn)變溫度，在轉(zhuǎn)變溫度以下區(qū)域存在一個電樹枝生長速度峰值，在轉(zhuǎn)變溫度以上區(qū)域生長速度隨溫度單調(diào)上升。在轉(zhuǎn)變溫度處出現(xiàn)最稠密的叢林狀電樹枝和最慢的縱向生長速度。其生長規(guī)律如圖所示。
溫度對電樹枝生長特性的影響
溫度對電樹枝生長特性的影響


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