摘要：为揭示电–机械理论中麦克斯韦应力对水树生长的作用机制,研究了水树生长特性与麦克斯韦应力波形的关系,并运用表征高分子材料力学特性的四元件模型,提出了一种水树生长受麦克斯韦应力影响的可能机制。对交联聚乙烯(XLPE)样本施加3种波形电压,即半波整流电压、正弦交流电压和全波整流电压进行加速水树老化,得到不同波形电压下水树生长特性。实验结果表明:水树长度与电压波形密切相关,半波整流电压下水树最短,正弦交流电压、全波整流电压下水树平均长度分别是前者的1.46、1.86倍。根据实验结果,可得到水树生长特性与相应的麦克斯韦应力波形的关系。通过搭建XLPE材料的四元件模型,建立了3种电压下XLPE材料的形变随麦克斯韦应力变化的曲线,在1个交流电压周期内,半波整流电压下形变最小,全波整流电压下形变最大,正弦交流电压下形变介于前两者之间;形变越大,材料断裂一次所需周期数越小,水树生长速度越快,与水树生长特性一致。因此,结合四元件模型,麦克斯韦应力对水树生长的作用机制得以阐明。

关键词：交联聚乙烯 水树 四元件模型 离子迁移 

单位：四川大学电气信息学院; 成都610065