絕緣油擊穿電壓試驗——電極表面狀態(tài)對測試結(jié)果的影響分析

電極表面狀態(tài)對測試結(jié)果的影響及分析

電極表面的物理化學(xué)狀態(tài)是影響電場分布的首要因素，理想的測試電極應(yīng)具備清潔、光滑、無氧化的表面狀態(tài)，以確保電場在電極間呈均勻?qū)ΨQ分布。當(dāng)表面存在油污、氧化層、磨損等缺陷時，會通過改變電極表面的導(dǎo)電特性、幾何形態(tài)等方式破壞電場均勻性，進而影響測試準(zhǔn)確性。

油污附著的影響

絕緣油測試過程中，電極表面若附著油污（如測試后殘留的油垢、操作時沾染的手部油脂、環(huán)境中的灰塵與油霧混合物等），會直接改變電極的表面導(dǎo)電性能。油污通常屬于半導(dǎo)電或?qū)щ娊橘|(zhì)，其導(dǎo)電率遠高于純凈絕緣油，會在電極表面形成局部導(dǎo)電通道，導(dǎo)致電場在油污附著區(qū)域出現(xiàn)明顯集中。一方面，集中的電場會使該區(qū)域絕緣油提前達到擊穿場強，造成測試得到的擊穿電壓值偏低；另一方面，油污的分布往往不均勻（如局部點狀附著、沿電極邊緣線狀分布），會導(dǎo)致每次測試時電場集中的位置和程度不同，使多次平行測試結(jié)果的離散度增大，無法準(zhǔn)確反映絕緣油的真實擊穿性能。例如，當(dāng)電極表面附著微量檢修時殘留的機械油時，測試值可能比實際值低10%~20%，且平行測試的標(biāo)準(zhǔn)差會超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5%。

氧化層形成的影響

測試電極多采用銅、不銹鋼等金屬材質(zhì)，長期暴露在空氣中或與受潮絕緣油接觸時，表面易形成氧化層（如銅電極形成氧化銅、不銹鋼電極形成氧化鉻）。氧化層屬于絕緣或半絕緣介質(zhì)，其厚度和致密性存在不均勻性，會導(dǎo)致電極間的等效電場間隙發(fā)生變化。當(dāng)氧化層局部較薄時，該區(qū)域的電場強度會顯著升高，引發(fā)局部放電并加速絕緣油擊穿；當(dāng)氧化層局部較厚時，會等效增加電極間距，導(dǎo)致?lián)舸╇妷簻y試值偏高。同時，氧化層與金屬基體的結(jié)合力較弱，在測試過程中可能因電場力或溫度變化發(fā)生脫落，脫落的氧化顆粒會懸浮在絕緣油中，成為新的電場集中點，進一步加劇測試結(jié)果的波動。實踐表明，使用超過6個月未清潔的銅電極，其氧化層厚度可達5~10μm，會使測試結(jié)果的相對誤差超過15%。

表面磨損的影響

長期使用過程中，電極在安裝、拆卸、校準(zhǔn)及測試時的接觸摩擦?xí)?dǎo)致表面磨損，表現(xiàn)為電極表面粗糙度增加、邊緣鈍化或出現(xiàn)劃痕、凹陷等缺陷。表面粗糙度增加會使電極表面形成大量微小凸起，根據(jù)電場強度與曲率半徑的關(guān)系，凸起部位的電場強度會遠高于平面部位，形成“端放電"效應(yīng)，導(dǎo)致絕緣油在較低電壓下即可擊穿；電極邊緣鈍化會破壞原有設(shè)計的電場分布形態(tài)（如標(biāo)準(zhǔn)球形電極的邊緣若磨損變平，會從均勻電場變?yōu)椴痪鶆螂妶觯闺妶黾袇^(qū)域從電極中心轉(zhuǎn)移至邊緣；而劃痕、凹陷等缺陷會在局部形成電場盲區(qū)或集中區(qū)，導(dǎo)致測試結(jié)果的重復(fù)性大幅下降。例如，表面粗糙度Ra從0.8μm增至3.2μm時，絕緣油擊穿電壓的測試值會降低8%~12%，且平行測試結(jié)果的變異系數(shù)會從2.3%增至7.8%。