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有限元法分析交联聚乙烯电缆水树生长机理

陶文彪 , 马振国 , 宋述勇 , 周凯 , 黄明 , 杨明亮

绝缘材料 doi:10.16790/j.cnki.1009-9239.im.2016.12.014

为了研究交联聚乙烯(XLPE)电缆中水树的生长机理，采用水针电极、高频高压的方法对XLPE薄片试样进行加速水树老化实验，通过显微镜观察经硅油加热处理前后的水树形态，构建有限元仿真模型，分析水树生长与电-机械应力的关系，并建立了水树生长的数学模型。结果表明：电-机械应力是导致水树生长的主要原因。在交变电场的作用下，环境中的水分在电缆绝缘中的杂质或缺陷处聚集，形成一系列充水微孔，并对其周围XLPE材料形成交变的Maxwell应力，导致XLPE分子链因应力疲劳而发生断裂，疲劳断裂的累积导致微孔体积增大、数量增多，这些微孔通过水树通道相连形成树枝状的水树形态。

关键词: 水树 , XLPE电缆 , 有限元仿真 , 电-机械应力 , 屈服强度