近年来随着大功率电力电子技术的发展,高压直流输电技术应用日益广泛。作为高压直流输电系统的重要组成部分之一的聚合物绝缘高压直流电缆,其绝缘性能随着高压直流输电工程的快速发展,也得到了众多的关注。电树枝化现象是聚合物绝缘材料在长期运行时而在内部产生的一种危害材料绝缘特性的电老化现象。目前对于聚合物绝缘材料中电树枝的研究多集中在交流电场下,而对直流电场下电树枝的生长特性的研究主要集中在周期性直流接地电场、直流叠加交流电场等方面。为探究已引发的电树枝在恒定直流电场下的生长特性以及在直流输电系统中潮流反转带来的直流电压极性反转对直流电缆绝缘材料中电树枝生长特性的影响,本文以交联聚乙烯(cross-linked polyethylene,XLPE)为研究对象,设计并进行了直流电场与极性反转电场下电树枝实验。本文进行了30℃、50℃、70℃和90℃四种温度下不同极性反转周期和正负极性电压施加的时间占比的极性反转电树枝实验,实验中极性反转周期长度包括:150 s、300 s、600 s以及900 s,正负极性电压施加的时间占比包括每个周期内负极性电压施加时间占比高、每个周期内正负极性电压施加时间占比相同和每个周期内正极性电压施加时间占比高三种情况。实验结果表明,温度对极性反转电场下电树枝的长宽和平均生长速率的影响较大;正负极性电压施加的时间占比也会影响极性反转电场下的电树枝长度、宽度和平均生长速度,在一个极性反转周期内,当正极性电压施加时间占比很大时,极性反转电树枝的长度与宽度一般很小;极性反转电场下电树枝的形态介于枝状电树枝与从丛状电树枝之间。本文进行了30℃、50℃、70℃和90℃四种温度下进行正负极性和不同直流电压的直流电场下电树枝实验,实验施加的直流电压大小为25 kV、30 kV和35 kV。实验结果表明,正极性电场下电树枝的平均生长速度随着实验温度的上升而呈现明显的增大趋势,而在负极性电场下只有实验温度达到90℃时,电树枝才有比较明显的增长;在正极性直流电压下,电树枝的平均生长速度随着直流电压的增加而呈现明显的增大趋势;直流电压的极性对电树枝的生长情况有较大的影响,相同条件下正极性直流电场下电树枝的平均生长速度均大于负极性下电树枝的平均生长速度。探究已引发的电树枝在恒定直流电场下的生长特性以及极性反转电场下电树枝的生长特性,对直流电缆绝缘寿命评估、电树枝的预防、延长电缆的绝缘寿命以及维护直流输电线路安全稳定运行有着重要的意义。