电树枝老化是导致电缆附件绝缘性能下降的重要原因。为解决该问题,重点研究了高温超导电缆终端环氧树脂绝缘材料在低温条件下的电树枝生长特点。分别在30、-30、-60、-90、-120、-196℃环境下进行实验,采用针-板电极对试样施加正极性脉冲电压,电压幅值为10、12、14 k V,频率为300、400、500 Hz。实验结果表明,低温下环氧树脂会产生2种结构的电树:树枝状和树枝-松枝混合状。低温对环氧树脂中电树枝的生长有抑制作用;然而一旦电树枝产生,低温下材料的劣化区域增加,从而对材料造成严重破坏。低温环境下脉冲电压的幅值和频率对电树枝生长的影响与室温时相似,增加脉冲幅值和频率均会加速电树枝的发展。 为了模拟环氧套管内部的实际缺陷，金属针被提前插入到模具中形成针–板电极结构；最后，将试样放置于烘干箱内，在100℃温度下固化1440min(24h)。为了使观察到的电树枝图像更清晰，将试样固定在2片透明玻璃之间。金属针的半径为300μm，针尖曲率半径和针间夹角分别为3μm和30°，针尖与试样底部距离设置为2mm。环氧试样成形后尺寸为15mm×20mm×2mm(长×高×宽)。实验之前，将厚度为100μm的铝箔贴附在试样底部以使其与地电极接触紧密。1.2实验装置与实验方法电树枝生长实验装置如图1所示。实验装置主要由高压脉冲电源、温度控制系统和数字显微镜成像系统组成。试样固定在针–板电极之间，然后放置于恒温箱内以保持实验温度。电树枝生长特性-电动折弯机数控钢管滚圆机弯管机张家港数控弯管机温控系统通过调节液氮的流量，保证恒温箱内部温度在室温至液氮温度范围内变化。本文定义室温为30℃。实验温度分别为30、30、60、90、120和196℃，模拟超导电缆终端的工作温度，实验过程中，恒温箱内的温度以10℃/min的速度下降。数字显微镜成像系统包括光学显微镜(SDK-2000)和配套PC，用于拍摄电树枝的图像，并对电树枝的起始、发展过程以及树枝形态进行分析。脉冲电压的波形如图2所示。脉冲的上升和下降时间分别为100和120μs。本实验施加的脉冲电压为正极性脉冲，其幅值为10、12和14kV，频率为300、400和500Hz。为了保证实验的准确性，每组实验选用20个试样进行观测本文由公司网站张家港大棚弯管机 转摘采集转载中国知网整理! !   http://www.dapengwanguanji.com/。图1电树枝实验平台Fi方法对其进行处理，即通过选择合适的灰度阈值把灰度图转换成黑白二色图(如图3(b)所示)。然后用边长为a的方格覆盖在二值化处理后的图形上，计算网格中有图形像素的方格数Na，进而不断减小网格尺寸的大小，同时计数含有图形像素的方格数Na，得到一系列a(方格边长)、Na对应数据，取其对数，并在双对数坐标下用最小二乘法进行曲线拟合，盒计数维数即为直线斜率(如图3(c)所示)。2实验结果及分析2.1电树枝典型形态温度的不同会对环氧树脂内部的局部放电产生影响，因此产生的电树枝形态也会出现较大差异。图4展示了室温以及低温环境下的几种典型电树枝形态，施加脉冲电压为14kV、400Hz，电树枝生长时间分别为20、40、60、100min。在30、30、60℃条件下，环氧树脂中的电树枝为典型的树枝状结构，树枝通道较少，枝干颜色很浅，且主干上没有产生细小的分枝，形状比较简单；而在90、120、196℃时，电树枝颜色很深，且较为清晰，主干上有许多细小的分枝，枝干比较密集，这些分枝相互交错，使电树形态更为复杂，同时意味着与室温相比，低温下电树枝老化形成的破坏更加严重。电树枝颜色的变化与树枝通道内的氧化反应有关。在施加电压期间，针尖处的集中电场导致材料内部发生局部放电现象。局部放电过程中将会伴随能量的释放，致使高能电子不断注入到环氧内部，分子链被打破，产生电树枝通道，同时聚合物分子的裂解会在树枝通道留下碳化产物。在较高的温度下，环氧内部的氧(由电缆终端制造时引入和聚合物裂解产生)为气态，在此状态下容易与碳化产物反应，因此较少的碳留在通道内，致使电树枝呈现较浅的颜色。当温度低于氧的液化温度时，氧气被液化，且温度降低，分子活性随之降低，不利于氧化反应的进行，随着局部放电的产电树枝生长特性-电动折弯机数控钢管滚圆机弯管机张家港数控弯管机本文由公司网站张家港大棚弯管机 转摘采集转载中国知网整理! !   http://www.dapengwanguanji.com/