低温环境下交联聚乙烯电树枝生长特性

高压直流输电线路可能因各类因素好比换流变压器中晶闸管的关断和极性翻转等缘故原由而存在脉冲过电压的威逼。交联聚乙烯(XLPE)作为电力电缆的主绝缘在这种脉冲冲击过电压的事情情况下进一步恶化，易造成电树枝老化征象。

因为中国最北部地域最低温度可到达−52.3℃，而在南极等地域最低温度可到达−89.2 ℃，以是为保证电气装备平安靠得住的运行，研讨低温情况下反复脉冲电压对XLPE的作器具有紧张意义。

高温超导(HTS)电缆具有体积小、质量小、年夜容量、低损耗的长处，近年来在输电范畴备受看重，利用日益普遍。XLPE在HTS电缆中作为电断气缘层，可能会见临低温情况，同时，高压直流输电体系的雷电过电压、操作过电压和高压直流体系换相失败常常发生反复的脉冲电压，研讨低温情况下反复脉冲电压对XLPE的作用有深入意义。

电老化和热老化是绝缘物资老化的两种主要方式，影响XLPE和HTS电缆操作的平安，而电树枝的激发和生长是绝缘老化的主要缘故原由。电缆在制作进程中，可能会在XLPE绝缘资料内部引入气泡和杂质等其他情势缺陷，造成局部电场集中，引起局部放电和电荷注入，进而导致电树枝通道的形成。

在强电场的连续作用下，电树枝快速成长，终极导致绝缘击穿，严重威逼到电缆输电体系的平安稳固运行。是以，研讨反复脉冲电压下XLPE电树枝在低温情况的生长特征具有深入意义。

重点内容和试验成果

以下为一套低温杜瓦体系，以模拟特殊的低温事情情况。搭建了电树枝生长电光结合观测试验平台。

在试验进程中发现了4种外形的典型树，分离为森林状、树枝状、停滞型和树枝−藤枝状。电树枝的外形跟着温度变化而变化。

分歧温度下的典型电树枝形态(12kV/300Hz)

对XLPE在分歧低温情况下的电树枝成长进程的生长速度、累积毁伤进行了阐发，发现分歧温度和分歧外形电树枝的生长进程也分歧，使XLPE内部电树枝的生长纪律加倍直观。

分歧温度下的起树光阴

研讨发现，跟着温度的低落，电树枝的生长速度显著低落。分歧温度和分歧外形电树枝的生长进程也分歧。依据生长速度，将30℃温度下的森林状、-90℃温度下的树枝﹣藤枝状和﹣196℃温度下的树枝状电树枝生长进程分为3个阶段。而同为树枝状电树枝，-30℃温度下激发的树枝状电树枝只有2个阶段。-90℃温度下激发的停滞型电树枝也只有2个阶段。

办理的问题和意义

今朝为止，对低温情况下的聚合物绝缘电树枝特征鲜有研讨。本文经由过程对XLPE在低温情况下的电树枝生长参数进行阐发，研讨低温温度梯度下绝缘本体老化特征。阐发低温情况对老化成长进程的影响作用，研讨低温情况对电缆本体绝缘击穿特征的影响，量化造成绝缘破坏的缘故原由。为揭示绝缘资料老化破坏成长进程中微观层面的变化机理和纪律打下根基。

后续研讨

（一）高压直流电缆在运行进程中在导线四周会存在一个恒定偏向磁场，磁场的存在会影响绝缘资料的击穿特征。研讨电场、磁场配合作用下聚合物中电树枝生长特征。

（二）纳米添补是进步绝缘资料电气机能的有用道路，研讨若何实现经由过程纳米复合技术改善直流高压下电缆绝缘内部的老化和破坏特征，树立纳米无机粒子对固体绝缘老化击穿等的调控理论。

（三）传统XLPE电缆在运行进程中因为交联剂和抗氧化剂的分化会在XLPE中发生缺陷，这些缺陷赓续捕捉空间电荷，从而造成更多的电荷累积和更严重的电场畸变。空间电荷的累积加快了绝缘资料的老化和电树枝的激发和生长。还需进一步开发得当于高压直流电缆的新型绝缘资料。