Komposittisolatorer har fordelene med lav vekt, forurensningsmotstand, enkel installasjon og vedlikehold, etc. Komposittisolatorer er mye brukt i bygging av strømnett i inn- og utland. For tiden er antallet komposittisolatorer i normal bruk i Kina om lag 8 millioner, som er et av landene med størst antall komposittisolatorer. Komposittisolatorer påvirkes lett av mange faktorer under drift, som maskineri, miljø og elektrisitet. Med økningen av driftstiden for komposittisolatorer vil komposittisolatorer bli harde, sprø og lekke osv. Hvis komposittisolatorer fungerer i live over lang tid, vil det påvirke normal drift av strømnettet. De siste årene har aldringsproblemet med komposittisolatorer tiltrukket seg oppmerksomheten til relevante avdelinger.
Det ytre isolasjonsmaterialet til komposittisolatoren er hovedsakelig høytemperaturvulkanisert silikongummi, som er en elastomer oppnådd ved å tilsette forskjellige komplekser, som forsterkende fyllstoff og strukturkontrollmiddel, til gummien, og deretter samhandle med vulkaniseringsmiddel. Høytemperatur vulkanisert silikongummi har sterk stabilitet, hydrofobicitet og hydrofobisk gjenvinning. Komposittisolator vil være i utendørsmiljø i lang tid i drift, og forurensningen, koronaen og fuktigheten i utendørsmiljøet vil forårsake skade på overflaten av silikongummi, noe som gradvis vil forringe egenskapene til komposittisolatoren og til slutt svikte.
For tiden endres hovedkonstruksjonsretningen til Kinas strømnett til retningen UHV og UHV. Uhv strømnett må i mange tilfeller bygges i store høyder og områder med høy forurensning. Derfor må komposittisolatorer møte problemer som ultrafiolett stråling og koronautslipp, som også er problemene som må tas hensyn til ved aldring av komposittisolatorer.
Aldringstype og mekanisme for komposittisolator
Aldring av komposittisolatorer kan deles inn i tre typer: fysisk aldring, kjemisk aldring og elektromekanisk aldring.
1. Fysisk aldring
Faktorene for fysisk aldring av komposittisolatorer inkluderer hovedsakelig ultrafiolett stråling, lokal høy temperatur og stresstretthet. Fysisk aldring påvirker alvorlig de mekaniske og elektriske egenskapene til silikongummi. Eksponeringsforsøket med silikongummimateriale ble utført under 1998-2005 i Kina, og aldring av silikongummi ble studert. Det ble funnet at når komposittisolatoren er eksponert utendørs i lang tid, vil den fotoelektriske egenskapen til komposittisolatoren åpenbart endre seg, blant annet er endringen mest åpenbar i ørkenområdet og subtropisk platåområde.
Ultrafiolett lys har en stor akselererende effekt på aldring av silikongummi, selv om ultrafiolett lys og kan fullstendig kutte av hovedkjedestrukturen til silikongummi, men ultrafiolett lys og andre faktorer vil kombinere oksidasjon av silikongummisidekjedemetyl, noe som til slutt fører til aldring av silikongummi. Hovedkjedestrukturen i silikongummi vil produsere frie radikaler etter pausen, denne delen av frie radikaler med høy energi, lett å produsere tverrbindingsreaksjon mellom hverandre. Når de utsettes for luft, oksiderer frie radikaler også med oksygen i luften, og produserer metan og andre gasser.
I løpet av de siste årene, med den gradvise fremdriften av kraftoverføringsprosjektet vest-øst, er det reist en rekke høyspentoverføringslinjer med komposittisolatorer som hovedkonstruksjonsmateriale i Yunguichuan og Xizang. Naturmiljøet i disse områdene er mer alvorlig enn i andre områder, og komposittisolatorer her er utsatt for aldring i bruk. I Yunguichuan og andre områder i høye høyder, med utvidelse av ultrafiolett bestrålingstid, reduseres styrken og forlengelsen av silikongummi gradvis med endringen av tid, resistiviteten vil også reduseres med utvidelsen av bestrålingstiden, og hydrofobiteten til silikongummi vil vise seg. en synkende trend. Årsaken til dette fenomenet er at den primære bindingen av komposittisolator silikongummi vil bli koblet under påvirkning av ultrafiolett lys, noe som gjør at de mekaniske egenskapene til silikongummi kontinuerlig avtar.
Sprekkingsreaksjonen vil også produsere gass, gassutslipp fra ytelsen til silikongummi, silikongummioverflaten vil virke ujevn eller til og med hull. Ikke-metylgruppen på sidekjeden faller av på grunn av oksidasjonsreaksjonen, på dette tidspunktet kan ikke-metylgruppen danne et kraftig skjold for hovedkjeden, noe som resulterer i en gradvis reduksjon i hydrofobiteten til silikongummioverflaten. I tillegg vil de hydrofile gruppene i silikongummien også absorbere vann fra overflaten av silikongummien, slik at resistiviteten til silikongummien fortsetter å synke. Brudd av kjemikaliekjede i silikongummi vil også føre til at isolasjonen blir svak, noe som fører til lekkasje og andre ulykker. Derfor, hvis en silikongummi under uv sterkt miljø i lang tid, vil silikongummi intern fortsette til forekomsten av sprekker, tverrbindingsreaksjoner som oksidasjon, ødelegge den molekylære strukturen til silikongummien inne, fra et makrosynspunkt, for å silikongummi lang eksponering for ultrafiolett lys miljø fall i silikongummi elektrisk ytelse og mekanisk ytelse er redusert, påvirker normal bruk av silikongummi.
Det er funnet at fargestoffet jernoksid kan hemme den termiske oksidasjonsreaksjonen i komposittisolator silikongummi, for å opprettholde stabiliteten til silikongummi, men bruken av fargestoff jernoksid spiller en katalytisk rolle i hydrolysereaksjonen. Når nanosilika tilsettes silikongummi, reduseres sannsynligheten for overslagsspenning på komposittisolatoren med økningen av tilsatt mengde. Når nano-BN-partikler tilsettes silikongummien, vil overflatetemperaturfordelingen til silikongummien være jevnere, erosjonsdybden vil gradvis reduseres, motstandsstabiliteten til silikongummioverflaten vil bli forbedret, og sannsynligheten for overslagsproblem vil fortsette å avta.
Stresstretthet vil også akselerere aldring av komposittisolatorer i stor grad. Det er funnet at når det oppstår høyfrekvent vibrasjon i paraply-skjørtet med lastisolatorer, vil vibrasjonen føre til alvorlige spenningskonsentrasjonsfenomener ved roten av paraply-skjørtet. Under langvarig og høystyrkebelastning vil roten av paraply-skjørtet alltid være i en tilstand av stresstretthet, noe som vil føre til generering av mikrosprekker. Hvis mikrosprekkene ikke repareres effektivt, vil dybden av sprekkene fortsette å øke, og til slutt vil paraply-skjørtet bli revet.
2. Kjemisk aldring
Hovedårsakene til aldring av komposittisolator silikongummi er ozon, syre og base og nitrogenoksid, blant hvilke nitrogenoksid reagerer med vann for å produsere salpetersyre. Når komposittisolatoren er i surt miljø i lang tid, vil overflaten av komposittisolatoren være alvorlig korrodert. Den sterke syren vil føre til brudd på silikongummiryggraden i komposittisolatoren, og dermed forårsake skade på silikongummimaterialet. Når komposittisolatoren er i et alkalisk miljø, vil overflaten av komposittisolatoren vise svak alkalitet, og alkaliske stoffer vil også føre til at primærbindingen i silikongummien bryter, noe som resulterer i tap av hydrofobicitet til komposittisolatoren. Fra makrosynspunkt vil komposittisolatoren silikongummi i surt eller alkalisk miljø i lang tid vise fenomenet styrkereduksjon.
I det forurensede og fuktige miljøet i lang tid vil hydrofobiteten til silikongummioverflaten til komposittisolatorer gradvis svekkes, og til og med forsvinne helt med tiden. Når komposittisolatorer er nedsenket i løsninger med forskjellige egenskaper, kan det oppdages at overflaten av komposittisolatorer i nøytrale løsninger ikke endres vesentlig, mens overflaten av komposittisolatorer i sure og alkaliske løsninger viser åpenbare korrosjonsfenomener, og graden av korrosjon. blir gradvis utdypet med økningen av surhet og alkalitet. For komposittisolatorer er det sure miljøet mer skadelig enn det alkaliske miljøet.
På grunn av utladningsfenomenet under driften av høyspentlinjen, vil ozon som genereres av utladningsfenomenet oksidere og reagere med polymermaterialet i komposittisolatoren. Oksydasjonsreaksjonen vil føre til alvorlige defekter på overflaten av komposittisolatoren, og til og med ha en alvorlig innvirkning på ytelsen til komposittisolatoren.
3. Elektrisk aldring
I tillegg til å bli påvirket av det naturlige miljøet, påvirkes komposittisolatorer også av høyspente elektriske felt, som akselererer aldring av silikongummi. Samtidig viser studiet av ladede komposittisolatorer og ikke-ladede komposittisolatorer at levetiden til ladede komposittisolatorer er langt lavere enn for ikke-ladede komposittisolatorer, noe som også indikerer at elektrisk aldring er en viktig faktor som forårsaker aldring av komposittisolatorer. Komposittisolatoren vil bli påvirket av ladede partikler ved normal drift, noe som vil føre til brudd på komposittisolatorens silikongummi hovedkjede. Samtidig vil det reagere med omgivende oksygen og andre stoffer for å produsere nitrogenoksider og andre stoffer, og deretter skade ytelsen til silikongummien. Koronabue vil også forårsake høy temperatur på overflaten av komposittisolatorer, noe som vil redusere de elektriske og mekaniske egenskapene til komposittisolatorer. Etter at komposittisolatorene er kauterisert av koronabue, vil innholdet av organisk materiale på overflaten av komposittisolatorer reduseres kraftig, noe som resulterer i nedgang i isolasjonsytelsen til komposittisolatorer. I all aldring er reaksjonsprosessen av elektrisk aldring den mest komplekse, og den elektriske aldringsprosessen vil også vises på samme tid, fysisk aldring og kjemisk aldring, derfor er virkningen av elektrisk aldring på komposittisolasjonsmaterialer størst.