電樹

在印度的森林有一種樹是有電的，如果人們不小心碰到它的枝條，立刻就會感到像觸電一樣難受。所以叫電樹，這種樹只會在早上和下午有陽光照射的時候才會產生電流，而到晚上沒有陽光照射的時候，不會產生電流。

基本介紹

• 中文名：電樹
• 原因猜測：電樹的體內有“矽”元素
• 地點：印度的森林
• 時間：只會在早上和下午有陽光照射

原因猜測

1、電樹的體內有“矽”元素，在它的體內形成太陽能矽電池的形式，所以經陽光照射的時候會像太陽能·電池一樣產生電流。

2、原來，這種樹有發電和蓄電的本領，它的蓄電量還會隨著時間的變化而變化，中午帶的電量最多，午夜帶的電量最少。有人推測，這可能與太陽光的照射有關。

相關研究

為了解頻率對高密度聚乙烯電樹老化特性的影響，在50 Hz～90 kHz 較寬頻率範圍的交流電壓作用下，研究了冰水淬火高密度聚乙烯（ HDPE) 薄膜的電樹老化特性。結果表明，頻率對電樹起始形態具有重要的影響，隨著電壓頻率的升高，樹枝型電樹的起始幾率逐漸降低，叢狀型電樹的起始幾率逐漸升高，電樹逐漸由樹枝型起始為主向叢狀型起始為主轉變，樹幹型和直擊型為高頻下所特有的電樹起始形態。隨著電樹的生長，電樹形態存在轉換的可能，低頻下，起始占主導的樹枝型電樹向叢狀和樹幹型轉變；高頻下，起始占主導的叢狀型電樹則極易轉變為樹幹和擊穿型，導致絕緣的破壞。電樹的發展可分為起始、滯長、生長和擊穿期4 個階段。頻率的提高加快了電樹的發展速度且減少了電樹的發展階段，使發生擊穿的幾率大為增加。

試驗

電樹老化過程的觀測

電樹試驗在室溫下進行。將試品用2 塊玻璃片固定放入試驗平台，針尖距離地電極水平距離約為（1 ±011) mm，試品浸入矽油防止發生沿面放電和閃絡。使用數字顯微圖像系統觀測和記錄電樹老化過程。電樹試驗電氣原理見圖1。在試品上施加有效值5 kV，頻率為0. 05 、0. 4 、5 、10 、30 、50 、70 和90kHz 的交流電壓，電壓波形為標準正弦波。觀測電樹生長1 h 後停止加壓（如電樹發生擊穿，則立即停止加壓）。在同等條件且每個電壓頻率下測量20次，得到統計結果。

實驗結果及討論

電樹枝在起始過程中表現出不同的形態特徵，指出不同起始形態的電樹對應的起樹電壓有所不同，且各種起始形態的形成機理也不同。因此，研究頻率對電樹起始形態的影響有助於不同頻率下電樹起始機理的分析。通過試驗觀測和記錄，在50 Hz～90 kHz 頻率範圍內電樹的起始形態主要有樹枝、叢狀、樹幹和直擊型4 類，樹枝型和叢狀型電樹較為常見；樹幹型和直擊型則是高頻下所出現的特殊電樹起始形態，二者一旦起始即快速發展，對絕緣材料的破壞程度明顯高於樹枝和叢狀型電樹頻率對各種電樹起始形態出現幾率的影響。當電壓頻率為50～400 Hz 時，樹枝型電樹占主導地位；頻率> 5 kHz 時，開始出現樹幹和叢狀型電樹；頻率> 50 kHz 時，則出現直擊型電樹。隨著電壓頻率的升高，樹枝型電樹的起始幾率逐漸降低，叢狀型的起始幾率逐漸升高。即隨著電壓頻率的提高,電樹逐漸由樹枝型起始為主向叢狀型起始為主轉變。隨著施加電壓頻率的升高，聚乙烯的介質損耗逐漸增大，介損功率損耗與頻率的關係為：PV = 2π f U2 Ctanδ，下，叢狀型約70 %轉換成樹幹型和擊穿型，造成絕緣的擊穿破壞。所以升高f 加快了叢狀型電樹的發展且易造成絕緣破壞從電樹生長過程中的形態轉換規律可見，不同的電樹形態對絕緣帶來的危害不同，在評估絕緣老化時應區別對待。樹枝型電樹在工頻下較常見，但在實驗中並未發現從樹枝型直接擊穿的例子。而叢狀型和樹幹型電樹一旦發生，就會對絕緣造成很大的影響，易引起擊穿。這是由於高頻時增加了材料的極化和熱損耗，導致材料內部絕緣性能下降，電樹形態變化幾率大大增加。在1 h 加壓時間內，多數從樹枝型或叢狀型起始的電樹都轉換為樹幹型或擊穿型，表明樹幹型或擊穿型是電樹發展到後期的形態，對比低頻下多為樹枝型的簡單電樹，反映了高頻對電樹老化的加速作用。

頻率對電樹生長的影響

不同頻率下，電樹生長過程有很大區別。頻率為400 Hz 時，電樹發展過程。每條曲線表示一次完整的電樹生長過程，其中粗線是在該頻率下不同電樹發展過程的中值，即選擇一條生長曲線，其餘曲線儘量均勻分布在這條曲線的兩側，作為此頻率下的典型生長曲線。電樹的發展過程可分為起始、滯長、生長和擊穿期4 個階段。起始期為電樹從起始開始到生長速度第一次停滯的階段，在此階段內電樹發展速度較快，決定了電樹的起始形態特徵；然後是停滯期，此階段內電樹枝條的長度不再增加，其中有一部分樹枝存。在逐漸變粗的現象，此時期內電樹生長活動緩慢或停滯；在滯長期結束後，電樹枝又重新以一較快速度發展，稱為生長期；最後是電樹老化導致絕緣擊穿的過程，稱為擊穿期。

有些電樹在發展過程中不止存在一個滯長期和生長期，在生長期之後,電樹可能進入另一滯長期，從而實現“滯長—生長—滯長—生長⋯”的階段性交替發展過程。擊穿期也並不總由生長期導致，同樣存在起始期直接導致擊穿或在滯長期突然擊穿的現象，不同電壓頻率下電樹的生長過程呈不同的特點。通過選擇各個頻率下的不同電樹過程的中值生長曲線，可得到不同頻率下電樹生長的對比，50 Hz 時電樹發展緩慢，400 Hz 時電樹多為樹枝狀，生長最為穩定且速度也最快，文[ 16 ] 中提到在50Hz～1 kHz 時隨頻率增大電樹生長速度加快。10 和30 kHz 時叢狀型電樹大量出現，由於叢林狀電樹生長速度慢，所以總的生長速度與400 Hz時比較已降低了。而更高頻率時電樹的主要形態已是擊穿型，且頻率越高，擊穿速度也越快。

從電樹發展的4 個階段見，50 Hz 下1 h 內一般僅從起始階段發展到滯長階段，400 Hz 下相當比例的電樹則在1 h 內從滯長期發展到生長期。高頻下

發展到擊穿期的比例越來越高，因此，增加頻率可加快電樹的階段性發展過程。

結論

b) 在電樹生長過程中，電樹形態存在轉換。頻率的提高加快了電樹形態的轉換，使低頻下發展極為緩慢的叢狀型易轉變為樹幹型和擊穿型電樹。

c) 電樹的發展可分為起始、滯長、生長和擊穿期4 個階段。且存在“滯長—生長—滯長—生長⋯”階段性發展的可能。起始期、滯長期和生長期均可能直接導致擊穿。

d) 頻率的提高加快了電樹的發展速度且減少了電樹的發展階段，使發生擊穿的幾率大為增加。

e) 高頻下介質損耗的增加以及交變電壓下的疲勞衝擊導致了電樹老化的加速，使內部存在缺陷的絕緣材料易過早損壞。