樹(shù)枝老化簡(jiǎn)介

　　有機(jī)材料的樹(shù)枝化是由于材料內(nèi)部細(xì)微開(kāi)裂造成的，開(kāi)裂的細(xì)小通道如同冬天無(wú)樹(shù)葉的樹(shù)枝狀——有枝干、分枝、枝芽。“樹(shù)枝”就是這種中空開(kāi)裂現(xiàn)象的統(tǒng)稱(chēng)。實(shí)際上，它的形狀已大大地超越了“樹(shù)枝”的概念。
　　塑料電纜的樹(shù)枝化放電現(xiàn)象也是固體介質(zhì)擊穿前漫長(zhǎng)的先導(dǎo)擊穿過(guò)程，在引發(fā)樹(shù)枝萌芽之前已有漫長(zhǎng)的誘導(dǎo)（誘發(fā)）期。樹(shù)枝引發(fā)后，或者很快發(fā)展到固體擊穿，或者經(jīng)漫長(zhǎng)的發(fā)展（老化）過(guò)程，后導(dǎo)致固體介質(zhì)擊穿（電老化擊穿）。樹(shù)枝放電通常指樹(shù)枝的發(fā)生、發(fā)展的全過(guò)程，也有特指管道細(xì)微開(kāi)裂中的氣體的局部放電。
　　各種有機(jī)材料中，管道細(xì)微開(kāi)裂的引發(fā)，可以是原有亞微觀(guān)裂紋的存在；或氣隙、水分、化學(xué)雜質(zhì)的存在；或者無(wú)任何裂紋存在，只是*的場(chǎng)強(qiáng)導(dǎo)致冷發(fā)射電子，引發(fā)裂縫，這是很復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。從高場(chǎng)強(qiáng)處、氣隙、含水的空洞、雜質(zhì)等處引發(fā)樹(shù)枝核心后，向三個(gè)方向的立體空間發(fā)展。一般是沿電力線(xiàn)方向，也有因材料的各向異性而出現(xiàn)垂直電力線(xiàn)方向的樹(shù)枝。這些樹(shù)枝延伸發(fā)展到場(chǎng)強(qiáng)所至的對(duì)極（整個(gè)絕緣厚度），zui后發(fā)生整體擊穿。從引發(fā)樹(shù)枝萌芽，到發(fā)展至對(duì)極的時(shí)間可以是幾分鐘、幾十分鐘、幾年或十幾年。

樹(shù)枝放電的形成

    樹(shù)枝放電的引發(fā)和發(fā)展過(guò)程可分為以下四個(gè)階段：

   （1）引發(fā)期：又稱(chēng)潛伏期或誘導(dǎo)期，它的長(zhǎng)短表征樹(shù)枝發(fā)生的難易程度。這是抑制樹(shù)枝的主要階段。
   （2）成長(zhǎng)期：又稱(chēng)發(fā)展期，它表明樹(shù)枝引發(fā)后的成長(zhǎng)速度。耐樹(shù)枝發(fā)展特性好的材料，樹(shù)枝發(fā)展慢，即成長(zhǎng)期長(zhǎng)。
   （3）飽和期：當(dāng)樹(shù)枝發(fā)展到一定長(zhǎng)度后，樹(shù)枝停止發(fā)展，這段時(shí)間稱(chēng)為飽和期。飽和期的存在是由于樹(shù)枝管道中有局部放電及高能電子轟擊高聚物分子鏈，致使材料分解產(chǎn)生大量的氣體。隨著這種效應(yīng)的增強(qiáng)，細(xì)管中內(nèi)部壓力加大，按巴申定律，管道中放電電壓將要提高。因而，在外界電壓不變的情況下，樹(shù)枝發(fā)展就可能停止。設(shè)法延長(zhǎng)飽和期，是抑制樹(shù)枝的另一重要方法。
   （4）間隙擊穿前期：經(jīng)過(guò)飽和期以后，氣隙或樹(shù)枝管道中因放電分解出的氣體逐漸通過(guò)材料本身滲透、擴(kuò)散而逸出，使管道中氣體壓力下降，按巴申定律，這時(shí)氣隙的擊穿電壓下降，因而樹(shù)枝又迅速發(fā)展。

樹(shù)枝放電的分類(lèi)與特點(diǎn)：

　　在實(shí)際中存在的多種樹(shù)枝放電形式可分為三大類(lèi)：即電樹(shù)枝、水樹(shù)枝和化學(xué)樹(shù)枝。
　?。?）電樹(shù)枝。處于高場(chǎng)強(qiáng)的不連續(xù)材料界面（氣隙、雜質(zhì)、電纜內(nèi)外半導(dǎo)電層界面）特別容易引發(fā)電樹(shù)枝，電樹(shù)枝往往在高場(chǎng)強(qiáng)集中的微裂紋轉(zhuǎn)變?yōu)榱芽p或開(kāi)裂處形成樹(shù)枝萌芽，樹(shù)枝管道連續(xù)、內(nèi)空，有的材料樹(shù)枝管道壁上附有炭粒。通常在長(zhǎng)而細(xì)的電樹(shù)枝管道中伴隨著局部放電
　　（2）水樹(shù)枝。引發(fā)樹(shù)枝的空隙中含有水分。水中運(yùn)行的電纜、線(xiàn)芯進(jìn)水的電纜、絕緣中含有水分的電纜容易引發(fā)水樹(shù)枝。水樹(shù)枝是在電場(chǎng)和水分同時(shí)存在的條件下產(chǎn)生的。但是，水樹(shù)枝在比電樹(shù)枝低得多的場(chǎng)強(qiáng)情況下就能引發(fā)。水樹(shù)枝中沒(méi)有局部放電現(xiàn)象。           水樹(shù)枝的種類(lèi)也很多，對(duì)電纜的危害也很大。但是，水樹(shù)枝具有消失和重現(xiàn)的特點(diǎn)。有的水樹(shù)枝受熱、干燥、抽真空等會(huì)消失形態(tài)，浸入熱水中又會(huì)重現(xiàn)，水樹(shù)枝消失時(shí)表明管道發(fā)生閉合，材料細(xì)微龜裂后又回彈，但未使結(jié)構(gòu)分解。在實(shí)際電纜中，干法制造的交聯(lián)聚乙烯電纜中很少發(fā)現(xiàn)水樹(shù)枝，而濕法制造的交聯(lián)聚乙烯電纜中卻常常見(jiàn)到水樹(shù)枝。
　　XLPE絕緣電力電纜本體在制造過(guò)程中不可避免地存在微觀(guān)制造質(zhì)量缺陷，如微孔、雜質(zhì)，以及電力電纜在運(yùn)輸、敷設(shè)、安裝和運(yùn)行過(guò)程中諸如主絕緣和外護(hù)套機(jī)械應(yīng)力損傷、終端和中間接頭安裝質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境條件和員工技術(shù)素質(zhì)控制等不利因素影響，隨著水分緩慢地侵入（吸附、擴(kuò)散和遷移），電纜XLPE介質(zhì)在電場(chǎng)、水分和雜質(zhì)等絕緣缺陷的協(xié)同作用下，逐步產(chǎn)生樹(shù)枝狀早期劣化。當(dāng)樹(shù)枝狀劣化貫穿介質(zhì)或轉(zhuǎn)變成為電樹(shù)枝，zui終將導(dǎo)致電力電纜線(xiàn)路的電纜本體或電纜附件發(fā)生試驗(yàn)擊穿或運(yùn)行擊穿故障。
　　據(jù)取樣分析，50例電纜試樣中，質(zhì)量良好的電纜試樣8例，約占試樣總數(shù)的16%；質(zhì)量合格的電纜試樣16例，約占試樣總數(shù)的32%；質(zhì)量不合格的電纜試樣26例，約占試樣總數(shù)的52%。在質(zhì)量不合格的電纜試樣中，偏心度不合格的電纜試樣15例，約占質(zhì)量不合格的電纜試樣總數(shù)的57.69%；雜質(zhì)含量不合格的電纜試樣總數(shù)的19.23%，偏心度和雜質(zhì)含量均不合格的電纜試樣6例，約占質(zhì)量不合格的電纜試樣總數(shù)的23.08%。

樹(shù)枝生成的條件：

    運(yùn)行中產(chǎn)生樹(shù)枝的電纜經(jīng)過(guò)實(shí)際解剖和實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的樹(shù)枝圖像都證明了樹(shù)枝產(chǎn)生的條件是：

　?。?） 局部極不均勻的高場(chǎng)強(qiáng)。在金屬突出物，半導(dǎo)電層、缺陷和節(jié)疤，以及邊角的雜質(zhì)（雜質(zhì)的介電常數(shù)較大或電阻率極?。└浇苋菀仔纬删植康碾妶?chǎng)集中。
　?。?）有微小的空隙或亞微觀(guān)裂紋。
　?。?）有內(nèi)部機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、不完善界面應(yīng)力。
　　（4）水分的存在是水樹(shù)枝生成的引發(fā)劑。
    以上條件，只要具備其一，電纜中就會(huì)不同程度地產(chǎn)生樹(shù)枝。