電樹枝交聯(lián)聚乙烯中水樹枝向電樹枝的轉(zhuǎn)化

水樹枝老化是運行在潮濕環(huán)境下的聚烯烴電力電纜發(fā)生絕緣擊穿的主要誘因，水樹枝在一定情況下可能引發(fā)電樹枝，進而導致絕緣擊穿。該文主要研究水分和水樹枝劣化對交聯(lián)聚乙烯(cross-linked Polyethylene，XLPE)中電樹枝引發(fā)生長的影響。選用過氧化物交聯(lián)聚乙烯作為實驗材料，用水針電極、高頻加速老化的方法培養(yǎng)水樹枝，采用計算機實時顯微數(shù)字攝像系統(tǒng)觀測電樹枝的引發(fā)和發(fā)展。分別研究了濕潤水樹枝和干燥水樹枝在不同電極類型(水針電極、鋼針電極)、不同電壓下(15、20 kV)向電樹枝的轉(zhuǎn)化規(guī)律。實驗研究發(fā)現(xiàn)：就電樹枝的平均引發(fā)時間而言，未劣化試樣最短，濕潤水樹枝試樣最長，干燥水樹枝試樣介于二者之間；就電樹枝引發(fā)率而言，干燥水樹枝試樣最高，濕潤水樹枝試樣最低，未劣化試樣介于二者之間；采用水針電極時，3種試樣引發(fā)的電樹枝均為枝狀。結(jié)合對比3種試樣中電樹枝的形態(tài)，研究了濕潤水樹枝和干燥水樹枝中電樹枝的引發(fā)和生長機制。

(1)電樹枝。在絕緣層中由于過高的集中場強(如導線表面的毛刺或凸起，絕緣層中夾雜有金屬粉末等)引起的局部放電，導致絕緣呈樹枝狀老化而擊穿。如果采用內(nèi)、外屏蔽層和絕緣層三層同時擠出的方法并使用超純原材料且規(guī)定絕緣層厚度，在正常運行電壓下，可以避免電樹枝的產(chǎn)生。

(2)化學樹枝。沒有金屬密封護套的交聯(lián)電纜，如果敷設在含有酸或堿的土壤中，日久后土壤中的化學溶液滲透至電纜絕緣內(nèi)部，形成灌本狀樹枝導致絕緣老化而擊穿。金屬密封護套可以隔斷化學溶液滲透途徑，從而防止化學樹枝的形成。

(3)水樹枝。以蒸汽或硅烷交聯(lián)的電纜，其絕緣中存有凝結(jié)水，或因外界周圍的水分自護層或?qū)w的股線間侵入絕緣內(nèi)，在電場和溫度的作用下導致樹枝狀老化而擊穿。

隨著交聯(lián)聚乙烯電力電纜在電力系統(tǒng)中的廣泛應用，其電樹枝老化成為了電力電纜長期安全運行的瓶頸，迫切需要研究電樹枝老化規(guī)律和機理。隨著絕緣材料的物化性能測量技術(shù)的進步，為研究電樹枝老化機理提供了更加有效的方法。通過研究電纜電樹枝化的引發(fā)和生長過程，最終為找到電樹枝化的防止或抑止措施提供幫助，有著重要的學術(shù)和實際意義。首先通過一個短電纜試驗系統(tǒng)，通過施加針尖缺陷，考察了不同電壓、不同環(huán)境溫度、不同聚集態(tài)參數(shù)對電樹枝的引發(fā)和生長過程的影響，并對比了針板電極下材料塊電樹枝的形態(tài)參數(shù)，結(jié)果表明所設計的短電纜試驗系。

電樹枝化是影響交聯(lián)聚乙烯電力電纜安全可靠運行的重要因素，電纜在長期的運行過程中受到電壓和溫度的影響，絕緣性能逐漸下降，直接威脅到電網(wǎng)的安全運行。特別是伴隨電壓等級的迅速提高，電樹枝化對電纜的可靠性和使用壽命的影響正日益突出，因此，研究交聯(lián)聚乙烯電纜電樹枝的生長特性對電纜的安全運行具有重要意義。 絕緣層中的缺陷主要包括氣隙、雜質(zhì)等，其中氣隙是產(chǎn)生局部放電的主要原因而雜質(zhì)則容易引起電場集中從而促使電纜老化，分析表明：電樹枝起始場強與針電極曲率半徑平方成反比，放電圖譜成翼型，電樹枝的引發(fā)都源于絕緣劣化，絕緣中的缺陷和劣化是引發(fā)電樹枝的前提。以針電極短電纜電極系統(tǒng)為平臺，在12kV、15kV、18kV、21kV電壓下培養(yǎng)大量電樹枝，試驗表明：不同電壓下電樹枝起始和生長時間差異較大，擴展系數(shù)變化明顯。隨著電壓的升高，電樹枝形態(tài)從枝狀逐漸過渡到叢狀，這是由于在電壓較低時，只有針尖最前端處達到材料擊穿場強，此時電樹枝向前發(fā)展成枝狀；當電壓較高時，針尖周圍均達到材料的擊穿場強，電樹枝向四周發(fā)展形成叢狀樹枝，叢狀樹枝形如球狀，生長速度緩慢。 試驗發(fā)現(xiàn)：不同溫度下電樹枝的生長特性也有變化。試驗溫度越高，15kV電壓下電樹枝的起始和生長時間越短。但是當溫度超過90℃時，溫度對電樹枝的起始和生長時間的影響開始減弱，且高溫下電樹枝的擊穿通道無炭化情況，成淺色。同時發(fā)現(xiàn)升壓速度和加壓方式的改變對電樹枝的生長特性和樹枝形態(tài)也有較大影響。升壓速度越快，越有利于電樹枝的引發(fā)，且電樹枝的生長速度越快，呈枝狀形態(tài)發(fā)展。二次施壓下生長出的新樹枝具有引發(fā)時間短、生長速度快、放電通道窄等特點。表明二次施壓對電樹枝的二次引發(fā)和生長有較大影響，能加速電纜的老化和擊穿 。

樹枝狀分子命名

英文名dendrimer，中文名稱分前綴和主語，前綴有9種之多：樹形、樹狀、樹枝形、樹枝狀、樹型、樹枝型、樹枝、樹突、枝狀，主語有7種之多：化合物、分子、大分子、高分子、聚合物、聚體、聚合體，排列組合有至少63種名稱，如無特別注明，后文中統(tǒng)稱為樹枝狀分子，國內(nèi)僅威海晨源獨家生產(chǎn)。

樹枝狀分子分類

樹枝狀結(jié)構(gòu)分兩種，一種是理想完美狀態(tài)的樹枝狀結(jié)構(gòu)，一般所指的樹枝狀分子如無特別說明，均指完美結(jié)構(gòu)的；還一種是有缺陷的樹枝狀結(jié)構(gòu)的有機分子具有枝枝狀結(jié)構(gòu)的有機分子。，這類結(jié)構(gòu)通常稱之為超支化分子，屬于另一個研究范疇，不在后續(xù)內(nèi)容之列。

樹枝狀分子典例

口卜啉類樹枝狀分子 、芳醚樹枝狀分子、PAMAM樹枝狀分子、二茂鐵基樹枝狀分子。國內(nèi)外研究最成熟，并且在國外及國內(nèi)實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)的當屬PAMAM（聚酰胺-胺），后文中均以PAMAM為例

樹枝狀分子研究概況

1978年，Vogtle 等人第一次報道了通過迭代方法獲得分支分布結(jié)構(gòu)，首次提出重復合成的思想；

1979年Denkewelter首次合成了以l-賴氨酸為基的樹枝形高分子，并對其性能進行了表征，但并沒有提出樹枝形高分子的概念，也沒有對他的合成方法進行總結(jié)；

1985年DOW化學公司的Tomalia和加州理工學院的Newkome先后提出了樹枝形高分子概念并分別合成了兩種不同樹枝形高分子；

1990年康奈爾大學的Frechet等合成了芳香族聚酯、聚醚樹枝形高分子。

樹枝狀分子生產(chǎn)概況

國外僅有DSM等不超過四家企業(yè)（美國、澳大利亞）在生產(chǎn)實驗室級別和工業(yè)級別的樹枝狀分子；

國內(nèi)僅在威海晨源在生產(chǎn)實驗室級別和工業(yè)級別的樹枝狀分子

樹枝狀分子收斂法

從樹枝形聚合物的外層出發(fā)，由外向內(nèi)逐步收斂的合成方法

樹枝狀分子發(fā)散法

從樹枝形聚合物的中心核開始，由內(nèi)向外的擴散合成方法

Dota中最便宜的裝備，但占格子，一般叫做鐵樹枝干。

Dota中算是最熱門的裝備，屬性裝，出門裝，也是最便宜的裝備，雖然性價比不高，但是開局這一點的屬性很重要，也很可觀，可以讓你在低等級的時候保住性命或者殺人提供良好的屬性基礎。

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