为了理解交联聚乙烯(XLPE)在不同温度下的水树生长特性,研究了不同温度下XLPE材料的水树生长行为并尝试进行了新的理论解释。使用XLPE薄片作为实验样本,分别进行了0℃、20℃、40℃和60℃温度下的水树加速老化实验。通过显微镜观察了水树形态,统计了不同温度下水树的尺寸,并以有限元电场仿真分析、分子动力学和高分子取向理论为基础,给出了高温和低温下水树不同生长特性的一种可能的解释。经过研究发现:从0℃温度开始,水树的生长速率随温度的升高而先减小后增大,其转折温度约为40℃;XLPE分子的热运动和取向行为可能共同影响不同温度下水树的生长特性,高温下水树的生长速率主要由分子热运动决定,低温下水树的生长速率主要由高分子链的取向行为决定。实验温度，并在实验箱侧面预留2个小孔，分别接入高压电源和地线。6）实验装置底部铜电极接地，顶部铜电极输入幅值为6kV、频率为400Hz的高频高压，样本持续老化时间约为21d。1.2以分子取向理论-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动滚圆机滚弧机介质损耗正切值测量在样本老化过程中，每隔3d测试1次XLPE样本的介质损耗角正切值tanδ(简称介损)。介损使用TE2000型抗干扰介质损耗测试仪进行测试本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name，测试电压为3kV，采用正接法。测试结果如图3所示。从图3可以看出：不同温度下的水树老化样本介损值均随老化时间的推移而逐渐增大，但对照样本介损值始终处于较低水平波动；从第21d的介损图1XLPE样本示意图图2水树老化装置示意图图3介损随老化时间的变化情况F来看，40℃温度下的水树老化样本介损值最小，<tanδ(60℃)。以上测试结果说明，水树老化实验使XLPE样本介损值随老化时间的增加而显著增加，并且第21d的介损值随老化温度的升高而先减小后增大，拐点出现在40℃3样本观察待XLPE水树老化样本老化21d时间后，将薄片样本取下切片，切片厚度约为60μm，再将切片后的样本薄片置于亚甲基蓝溶液中浸泡，并在90℃恒温箱中加热约30min时间。加热结束后，针尖水树区域被亚甲基蓝溶液充分染色，然后将染色后的薄片样本置于金相显微镜下观察。实验中所有水树老化样本的水树引发率均为100%，同一温度下的水树形态均较为类似。本文选取各水树老化样本中的4个针孔切片进行观察，1~4号样本在0℃、20℃、40℃和60℃温度下的显微观察结果分别如图4、图5、图6和图7所示。不同温度下的水树主体尺寸如表1、图8所示，这里水树主体尺寸指的是针孔尖端到水树尖端的距离。由于本文制造样本针孔缺陷使用的钢针尖端呈扁平状，其针孔尖端和边缘处均为场强集中区，因此在其针尖和针孔边缘均生长有水树，而且越靠近针孔尖端的水树区域染色越深。不同温度下水树的形态有着显著不同：1)就水树主体形状而言，0℃温度下生长的水树枝沿电场方向呈发散状均匀排列，枝状特征明显，较为稀疏，而60℃温度下生长的水树主体呈片状，水树主体内部树枝状结构并不显著；20℃和40℃温度下的水树形态介于0~60℃之间，随着温度的升高，水树主体的树枝状结构逐渐变粗变密，最终连成一整片水树区。2)就水树主体尺寸而言，随着温度的升高，水树主体尺寸先减小后增大，40℃温度下的水树主体尺寸最小；水树主体尺寸可在一定程度上反映水树的生长速率，就实验结果来看，0℃、20℃、60℃温度下的水树生长速率分别约为40℃温度下的2.66、1.36、2以分子取向理论-电动折弯机数控滚圆机滚弧机张家港电动滚圆机滚弧机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name