绝缘油击穿电压试验——电极表面状态对测试结果的影响分析

电极表面状态对测试结果的影响及分析

电极表面的物理化学状态是影响电场分布的首要因素，理想的测试电极应具备清洁、光滑、无氧化的表面状态，以确保电场在电极间呈均匀对称分布。当表面存在油污、氧化层、磨损等缺陷时，会通过改变电极表面的导电特性、几何形态等方式破坏电场均匀性，进而影响测试准确性。

油污附着的影响

绝缘油测试过程中，电极表面若附着油污（如测试后残留的油垢、操作时沾染的手部油脂、环境中的灰尘与油雾混合物等），会直接改变电极的表面导电性能。油污通常属于半导电或导电介质，其导电率远高于纯净绝缘油，会在电极表面形成局部导电通道，导致电场在油污附着区域出现明显集中。一方面，集中的电场会使该区域绝缘油提前达到击穿场强，造成测试得到的击穿电压值偏低；另一方面，油污的分布往往不均匀（如局部点状附着、沿电极边缘线状分布），会导致每次测试时电场集中的位置和程度不同，使多次平行测试结果的离散度增大，无法准确反映绝缘油的真实击穿性能。例如，当电极表面附着微量检修时残留的机械油时，测试值可能比实际值低10%~20%，且平行测试的标准差会超过标准规定的5%。

氧化层形成的影响

测试电极多采用铜、不锈钢等金属材质，长期暴露在空气中或与受潮绝缘油接触时，表面易形成氧化层（如铜电极形成氧化铜、不锈钢电极形成氧化铬）。氧化层属于绝缘或半绝缘介质，其厚度和致密性存在不均匀性，会导致电极间的等效电场间隙发生变化。当氧化层局部较薄时，该区域的电场强度会显著升高，引发局部放电并加速绝缘油击穿；当氧化层局部较厚时，会等效增加电极间距，导致击穿电压测试值偏高。同时，氧化层与金属基体的结合力较弱，在测试过程中可能因电场力或温度变化发生脱落，脱落的氧化颗粒会悬浮在绝缘油中，成为新的电场集中点，进一步加剧测试结果的波动。实践表明，使用超过6个月未清洁的铜电极，其氧化层厚度可达5~10μm，会使测试结果的相对误差超过15%。

表面磨损的影响

长期使用过程中，电极在安装、拆卸、校准及测试时的接触摩擦会导致表面磨损，表现为电极表面粗糙度增加、边缘钝化或出现划痕、凹陷等缺陷。表面粗糙度增加会使电极表面形成大量微小凸起，根据电场强度与曲率半径的关系，凸起部位的电场强度会远高于平面部位，形成“端放电"效应，导致绝缘油在较低电压下即可击穿；电极边缘钝化会破坏原有设计的电场分布形态（如标准球形电极的边缘若磨损变平，会从均匀电场变为不均匀电场），使电场集中区域从电极中心转移至边缘；而划痕、凹陷等缺陷会在局部形成电场盲区或集中区，导致测试结果的重复性大幅下降。例如，表面粗糙度Ra从0.8μm增至3.2μm时，绝缘油击穿电压的测试值会降低8%~12%，且平行测试结果的变异系数会从2.3%增至7.8%。