شکل های مختلف درخت نقره ای در شکل (‏۲‑۱۳) نشان داده شده ­اند[۲۲] .

شکل (‏۲‑۱۳). فوتوگرافی SEM درختان نقره ای[۲۲]
در شکل (‏۲‑۱۳-الف) در مقابل نقاط سفیدی که بصورت پراکنده توزیع شده درخت نقره ای وجود دارد ، هر چقدر فاصله سوزن ها کمتر باشد نقاط توزیع از تراکم بیشتری برخوردار است . در شکل (‏۲‑۱۳-ب) میکرو کانال ها در مجاورت نوک سوزن قرار دارند. در شکل (‏۲‑۱۳-ج) شکاف ایجاد شده باعث تراکم زیاد درمقابل درخت نقره ای و گسترش میکروکانال ها شده است. در شکل (‏۲‑۱۳-د) شاخه های درخت نقره ای به­شکل بهتری بهم متصلند[۲۲].
نحوه وقوع و رشد درخت رطوبتی در عایق کابل ها
عامل اصلی شروع ، رشد و انتشار درخت رطوبتی آب وتنش میدان الکتریکی است و تغییرات میدان الکتریکی نقش تعیین کننده ای در موقعیت درخت دارد. رشد درخت به ولتاژ اعمال شده ، فرکانس و مقاومت آب بستگی دارد.
درخت­های رطوبتی معمولا به دلیل افزایش میدان الکتریکی در یک محیط مرطوب، درون عایق کابل رشد می­ کنند. محیط مرطوب می ­تواند روی سطح عایق و یا به صورت حفره پر از آب درون تنه عایق باشد. رطوبت می ­تواند سبب افزایش میدان الکتریکی شود[۲۲].
رشد درخت رطوبتی از یک الکترود مرطوب
رشد درخت رطوبتی باعث بالا رفتن میدان الکتریکی در نقاط مرطوب و ایجاد تخلیه جزئی که افزایش این تخلیه ها سبب ایجاد شاخه هائی درون عایق می شود. چنانچه رطوبت ناشی از محلول نمکی مثل Nacl وجود داشته باشد، بدلیل وجود یون ها، تخلیه ها شدیدتر شده و درخت رطوبتی ساده تر تشکیل خواهند شد که این درخت معمولا از نوع درخت روزنه ای هستند که نمونه ای از این درخت ها در شکل (‏۲‑۱۴) به­ نمایش درآمده است[۱۷].

شکل (‏۲‑۱۴). درخت روزنه ای بوجود آمده در اطراف الکترود مرطوب[۱۷]
رشد درخت رطوبتی از حفره
وجود حفره پراز آب درون عایق می تواند سبب افزایش محلی میدان الکتریکی در اطراف حفره و ایجاد تخلیه های جزئی شود ، که استمرارتخلیه های جزئی سبب ایجاد کانال های اولیه درخت رطوبتی شود. نیرویی که به قطره آب درون حفره وارد می شود می ­تواند در رشد شاخه های بعدی درخت موثر باشد. معمولا رشد درخت رطوبتی از طریق حفره بصورت درخت گره – پاپیونی ایجاد می شوند که نمونه ای از آن در شکل (‏۲‑۱۵) ملاحظه می­گردد[۱۷].

شکل (‏۲‑۱۵). رشد درخت رطوبتی در اطراف حفره پر از آب[۱۷]
پارامترهای موثر بر وقوع و رشد درخت رطوبتی
عوامل زیادی ازجمله اندازه ولتاژ اعمالی (هرچه قدر که اندازه ولتاژ اعمالی به عایق بیشتر باشد، میدان قوی­تری داخل عایق و به خصوص در حفره­ها و دربرآمدگی­های هادی ایجاد می­ شود)، فرکانس(با افزایش فرکانس، تدریجا ضخامت شاخه­ها بیش­تر می­ شود)، طول عمر، میدان الکتریکی، ضریب گذردهی الکتریکی نسبی، محلول نمکی وغیره بر ایجاد، تشدید و یا تسریع پدیده درختی شدن موثرند که در زیر به تشریح برخی از مهم­ترین این عوامل موثر در درخت­های رطوبتی پرداخته شده است.
پیری عایقی
طول درخت رطوبتی با زمان پیری افزایش می یابد یعنی هرچقدر زمان پیری عایق بیشتر باشد طول درخت بزرگتر خواهد بود. شکل (‏۲‑۱۶) رابطه بین طول درخت رطوبتی و زمان را نشان می­دهد. اگر پیری عایقی، کمتر از ۲۲۰ ساعت باشد، درخت رطوبتی تولید نمی­ شود و یا بسیار کوچک است حتی با میکروسکپ نوری دیده نمی­ شود. که این دوره متناظر با دوره ۱t درشکل (‏۲‑۱۶) است. بعد از ۲۲۰ ساعت، درخت­های رطوبتی شروع به رشد کرده و طول درخت افزایش زیادی می­یابد. در حالی که سرعت رشد رو به کاهش است و این دوره متناظر با دوره ۲t درشکل (‏۲‑۱۶) است[۱۷].
شکل (‏۲‑۱۶). رابطه بین طول درختان رطوبتی وزمان[۱۷]
محلول نمکی
برای بررسی تاثیر محلول نمکی،قطعه ای از LDPE را با غلظت های مختلف محلول نمک مورد آزمایش قرار داده اند . ضریب گذردهی الکتریکی نسبی اندازه گیری شده و اطلاعات درمختصات لگاریتمی رسم شده است. شکل (‏۲‑۱۷) نشان می دهد که طول درخت بصورت خطی با εr محلول تغییر می کند[۱۷].
پایان نامه - مقاله - پروژه

شکل (‏۲‑۱۷). رابطه بین ضریب گذر دهی محلول نمک وطول درخت رطوبتی[۱۷]
اکسیداسیون
اکسیداسیون یک پارامتر آزمایشگاهی برای میزان­ تاثیرمواد شیمیایی درون حفره ها بر درخت رطوبتی است چون برخی از محققین براین باورند که یکی از عواملی که می ­تواند در رشد درخت­رطوبتی درعایق کابل­های XLPE و PE موثر باشد اکسیداسیون است[۱۸].
برای درک بهتر این مساله با بهره گرفتن از طیف شناسی FTIR آزمایشاتی از ۲۰ نمونه کابل XLPE مختلف با طول عمرکابل بین ۶ الی۱۵ سال صورت گرفت که بیش از۲۵۰ نمونه درخت رطوبتی مشاهده شد. این نتایج نشان می دهد که:
درخت رطوبتی می تواند تحت شرایط مختلف (سطح اکسیداسیون، آلودگی و مواد شیمیایی دیگر) رشد کند وگاهی اوقات درخت رطوبتی از اکسید شدن خود درخت رطوبتی بوجود می آید.
اغلب تخمین سطح اکسیداسیون در درختان رطوبتی خیلی مشکل است که این امر ناشی از جذب استر[۲۰] توسط ترکیبات آنتی اکسیدان است. حتی این مورد در درخت روزنه ای حاد تر است که علت آن احتمال انتشار [۲۱]EVA و درختی شدن در جداره بیرونی عایق است.
سطح اکسیداسیون در داخل درخت رطوبتی می تواند به میزان قابل توجهی متفاوت باشند[۱۸].
اندازه ولتاژ اعمالی
هرچه قدر اندازه ولتاژ اعمالی به عایق بیشتر باشد، میدان قوی­تری داخل عایق و به خصوص در حفره­ها و در برآمدگی­های هادی ایجاد می­ شود. به همین دلیل برای مدلسازی آزمایشگاهی درخت رطوبتی، عموما از ولتاژهای بالاتر از ولتاژ نامی کابل استفاده می­ شود تا درخت به سرعت دیده شود. شکل (‏۲‑۱۸) تاثیر ولتاژ اعمالی بر طول درخت رطوبتی را برای محلول های الکترولیت مختلف را نشان می دهد[۲۳].
شکل (‏۲‑۱۸). منحنی های رشد درخت رطوبتی با افزایش ولتاژ اعمالی [۲۳]
وجود بار فضائی
وجود این بار باعث تغییر توزیع مکانی میدان الکتریکی در عایق کابل می شود و ممکن است نقش مهمی در تولید درخت ایفا کند و نیز موجب سرعت بخشیدن به شکست عایقی گردد. بارهای فضائی توزیع میدان الکتریکی در داخل و خارج درخت را تغییر می دهد ( ممکن است میدان در برخی نقاط افزایش ودربرخی نقاط دیگر کاهش یابد). این تغییرات به اندازه ، پلاریته بارهای فضائی و ابعاد درخت رطوبتی وابسته خواهد بود[۱۷]. هدف از وجود بار فضائی، بررسی رفتار الکتریکی درخت رطوبتی در عایق کابل است.
مشخصه آبدوستی[۲۲]
مشخصه آبدوستی مواد را می­توان از طریق زاویه تماس، که در شکل (‏۲‑۱۹) برای یک قطره نوعی نشان داده شده است، ارزیابی کرد. ماده آبدوست معمولا زاویه تماس کمتر از ۹۰ درجه دارد در حالی که مواد آبگریز زاویه تماس بیش از ۹۰ درجه خواهند داشت. برای بررسی این مشخصه سه ماده لاتیک سیلیکون و پلی اتیلن و PMMA[23] تحت شرایط یکسان با ولتاژ kV85/3 و در فرکانس Hz100 و زمان پیری ۶۰۰ ساعت و غلظت محلول نمک mol/L8/1 مورد بررسی قرار گرفته­اند. نتایج درجدول (‏۲‑۱) نمایش داده شده ­اند. همان­طور که دیده می­ شود، لاتیک سیلیکون بزرگترین زاویه تماسی را دارد و بلندترین درخت رطوبتی را نیز نتیجه می­دهد. PMMA، کمترین زاویه تماسی را دارد و آبدوست ترین ماده در این سه گزینه است اما در برابر درختی شدن از همه مقاومتر بوده است [۱۷].
جدول (‏۲‑۱). زاویه تماسی وطول درخت رطوبتی در سه ماده مختلف[۱۷]

 

مواد لاتیک سیلیکون LDPE[24] PMAA
زاویه تماسی ۷/۹۴ ۸/۶۹ ۵۹/۲
طول درخت رطوبتی ۱۷/۱میلیمتر ۴۷۶ میکرو متر
موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...