水树生长中XLPE晶区破坏现象及其对水树生长速率的影响

• 作者: 李康乐 周凯 张桥峰 黄靖涛
• 来源期刊: 高电压技术
• 关键词: 交联聚乙烯 水树 生长速率 晶区 位错 X射线衍射法 微裂纹
• 年，卷（期）: 2021,（11）
• 所属期刊栏目: 电介质与电气绝缘|Dielectric and Electrical Insulation
• 页码范围: 4095-4103
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20201188

摘要

为了进一步探索水树生长中滞长现象(水树生长速率显著下降)出现的原因,作者研究了水树生长早期的晶区结构变化,揭示了材料晶区破坏对水树生长速率的影响.采用加速水树老化平台对A、B、C3组交联聚乙烯(cross linked polyethylene,XLPE)薄片样本分别进行10、20、30 d的水树老化,老化结束后用光学显微镜观测样本中的水树形态,用化学侵蚀法腐蚀样本并用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观测水树区域晶区形貌,用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)法检测水树区域晶区结构变化.显微观测结果表明,水树老化20 d以前水树生长速率较高,达到了0.46 μm/h,而老化30d后水树生长速率显著下降至0.17 μm/h,水树生长出现滞长现象.SEM观测结果表明,老化20 d以前,样本中晶区出现位错缺陷.老化30 d后晶体中萌生裂缝及位错蚀坑.XRD检测结果表明,水树老化过程中XLPE(110)及(200)晶体衍射峰峰形产生锯齿状畸变,并且随着老化时间增长,(110)及(200)衍射峰半峰宽宽化程度增加.分析认为,XLPE晶区破坏是水树生长速率变化的重要原因.老化20 d前晶区中尚未萌生微裂纹,限制了水树密度增加,导致水树密度较低而水树尖端电场较高,水树生长速率较高.老化20 d以后,晶体中的裂缝和位错凹坑连接起来形成大量新水树枝,导致水树密度显著增加,水树尖端电场显著降低,水树生长速率显著下降.