近些年来,XLPE电缆因其良好的电气特性被广泛应用于电缆输电系统,而电树枝的形成会引起XLPE电缆的老化破坏,为电力输电系统带来故障损失和安全隐患。因此,为了分析XLPE电缆绝缘中电树枝的生长特性及相关机理,从而寻求抑制或防止电树枝引发的方法,本文设计了聚合物绝缘材料电树枝监测系统。本文基于PC的图像采集原理、CCD的实时观测、电树枝的引发装置以及击穿保护电路的连接方案设计了聚合物绝缘材料电树枝监测系统。以XLPE为试样,对不同外加条件下电树枝的生长过程进行了观测,从而来测试该系统的有效性能。测试结果表明:本文设计的电树枝监测系统,满足在不同外加条件下,实时监测电树枝动态生长过程并记录图象到PC端的功能,同时光学模块的加入确保能观测到清晰的电树图像,而击穿保护电路的引入,也起到了防止试样被击穿致使设备损坏的作用。采用所搭建的系统进行了电树枝的生长观测实验,根据实验结果,分析了XLPE中电树枝的生长特性。分析得出,随着电压的增长,电树枝的放电起始时间减小,生长时间增加,分形维数增大,形态由树枝状转为丛状;随着电极间距的增长,电树枝的放电起始时间和生长时间均增加,分形维数降低,形态由树枝状转为藤-树混合状;分析了电树枝分形维数与形态变化关系,结果表明:分形维数介于1-2之间,越接近于1,电树枝形态越接近于枝状,越接近于2,其形态越接近于丛林状。分形维数<1.45时,电树枝形态接近于稀疏枝状,分形维数为1.45-1.62之间,其形态接近于稠密枝状或双结构,分形维数>1.62时,其形态接近于丛林状;分析了电树枝的形态分布规律,结果表明:当频率固定为50Hz,电极间距为1mm、2mm时,电压在12k V以下时电树枝形态多为树枝状,电压在13k V以上时其形态均为丛林状,较高电压时,难以形成纯藤枝状。2mm电极间距时其形态出现了双结构,电极间距增加时树枝状和丛林状的临界电压值增加。