19. 5 电树和水树的组合
John Densley 在他 1979 年的论文中说： “ 在一定条件下， 电树和电化学树的组合会发生。”[11] 30 年过去了， 这一组合似乎被很多人忽视， 他们试图认为在挤包绝缘中仅仅存在 （ 水树和电树） 两种类型的树。
而事实是， 现场样品表明这样复合的现象已经存在很多年。 它们一般是初始生
长为一个水树， 且末端则是带有小部分暗的、 明显可见的电树。 这种情况的另一种实例是， 对已安装服役多年的老化电缆按照诊断测试程序进行测试后发现， 薄片显示存在一个大的、 连通的水树和生长在前沿的电树。
这些观测的重要性在于其表明最有可能出现水树转变 （ 它们可能是刚开始的）成部分电树———标志着电缆寿命的结束即将到来。 这也可以解释为什么水树对挤包绝缘电缆是有害的。
一个被称为空间电荷捕获的机理可用来解释水树转变成部分电树。 带有高能量水平的电子可用来交联聚乙烯类材料， 这也被称之为辐射交联。 可交联的聚乙烯挤包在导体上， 导体接地， 带有足够能量的发射电子会穿过绝缘到达导体。
如果能量水平不足以穿透整个绝缘， 电子可能被捕获在绝缘中。 类似的捕获位置如已氧化的部分 （ 比如在服役的老电缆水树中发现的）。 在新电缆中， 这些被捕获的电子能够保持静止的状态几个月， 安装过程的机械振动影响或温度升高可能给这些电子足够的能量来开始移动。 当它们向含金属的成分 （ 导体或屏蔽） 移动时，这些电子会钻出一个通道通过绝缘。 这个不叫电树， 但它们有很多相同的特性。 如果电子在靠近导体一定距离时被捕获， 通道仅仅从该位置延伸到导体———不是两个方向。
陷阱放电可影响已安装的电缆。 一个高能量的雷击可以将电子置于绝缘层位置———就像上述那样。 同样， 这些电子可能保持静止直到施加一些额外的能量， 如温度上升。 当能量水平足够高时， 电子将会移动。 其行程可能是到一个含金属成分侧或者仅仅到一个相邻的位置， 如一个空隙。 这个动作的结果好似在良好的绝缘层中洞开一条通路。 另外雷击可能带来的额外损伤或者用户可能用高能量的直流电压或者电容器放电设备连接在电缆上， 所有的这些来源能提供电子注入导致绝缘层随之而来的进一步劣化。
水树可以捕获电荷的位置， 这是非常重要的。 这意味着在服役一段时间后， 具有水树的电缆更容易捕获电荷， 因为这种捕获的位置已经准备妥当。 这些位置可能在微孔中或者在微孔之间的某些劣化绝缘中。
水树和电树的组合也在服役的老电缆中看到， 这些电缆在诊断评估期间经受了适度提高的电压试验。 局部放电的位置也可被定位， 无论在该位置上是否有故障。该区域的典型的薄片检查显示大量的水树型态， 并将会有一个电树从水树上生长。因此就有一种观点： 局部放电测试可以定位水树， 但在测试期间， 一个电树将会开始生长且因此被测试检测到。
图 19- 10 显示的是带有水树和电树的树区域。 值得注意的是， 有一个水树在屏蔽上 （ 在图的左侧）， 且电树也生长在与更早期水树相同的位置上。
另一水树和电树的组合在图 19- 11 中显示。
（ 由美国威斯康星大学麦迪逊分校提供）
另外一种电树和水树在相同位置的组合在图 19- 12 中显示。 值得注意的是水树已经烧掉部分， 表明水树 已 经 向 电 树转变。
一个现场故障模型的例子可能有助于说明这一现象。 在雷雨季节是挤包绝缘电缆的运行故障的高峰； 即使现在采用了复杂的雷电计数器， 在电缆附近雷击的同时，也很少发生过实际现场的故障。 故障会延迟数天或数周， 但故障位置和雷击点是非常接近的。 似乎很有可能是雷击把水树区域转变成局部电树， 电树继续生长直到绝缘没有能力保持在正常的工作电压下的绝缘水平。
看起来水树转变成电树是一个非常值
得考虑的因素。 在水树顶端和水树内部的
“分支” 部分形成电树， 如果没有足够的延
图 19- 11 水树和电树
（ 图片由 W. A Thue 提供）
图 19- 12 电树在水树中
（ 图片由 W. A Thue 提供）
伸生长就不会引起完全的电击穿。 水树和电树的转变可被水树的捕获电荷效应加速。