为深入理解水树生长特性,本文将XLPE电缆中的水树生长形态变化与COMSOL模型仿真相结合,研究了水树不同时期的生长特性及发展规律。实验采用水针电极法获取不同老化时期的水树电缆试样,并通过显微镜观察水树的微观形态。基于水树形态变化和生长速率,本文将水树发展分为三个阶段:初始阶段、滞长阶段、后续阶段,IR和SEM两种理化分析被用以说明滞长阶段和初始阶段的区别。课题组构建了水树发展三个阶段的COMSOL模型,并通过仿真结果对水树生长变化进行分析和解释。研究表明:水树生长表现为同时存在的——沿电场线方向生长和区域内部加密生长;水树生长三阶段中,初始阶段水树分支少且发展迅速;滞长阶段由于水树区域的电场变化和水珠变大,水树在沿电场线方向上生长出现减缓,转为水树区域密度变大,形态上逐渐形成扇形区域;后续阶段中,由于电场畸变点的存在,水树再次出现新的分支。滞长阶段和后续阶段会不断交替,直至电缆绝缘完全被桥接。