Komposiitisolaatorite eelisteks on kerge kaal, reostuskindlus, lihtne paigaldus ja hooldus jne. Komposiitisolaatoreid kasutatakse laialdaselt elektrivõrkude ehitamisel kodu- ja välismaal. Praegu on Hiinas tavakasutuses komposiitisolaatorite arv umbes 8 miljonit, mis on üks suurima komposiitisolaatorite arvuga riike. Komposiitisolaatoreid mõjutavad töö ajal kergesti paljud tegurid, nagu masinad, keskkond ja elekter. Komposiitisolaatorite tööaja pikenedes muutuvad komposiitisolaatorid kõvaks, rabedaks ja lekkivad jne. Kui komposiisolaatorid töötavad pikka aega pinge all, mõjutab see elektrivõrgu normaalset tööd. Viimastel aastatel on komposiitisolaatorite vananemisprobleem pälvinud vastavate osakondade tähelepanu.
Komposiitisolaatori välimine isolatsioonimaterjal on peamiselt kõrge temperatuuriga vulkaniseeritud silikoonkumm, mis on elastomeer, mis saadakse erinevate komplekside, näiteks tugevdava täiteaine ja struktuuri reguleeriva aine lisamisel kummile ning seejärel interakteerudes vulkaniseeriva ainega. Kõrge temperatuuriga vulkaniseeritud silikoonkummil on tugev stabiilsus, hüdrofoobsus ja hüdrofoobsuse taastumine. Komposiitisolaator töötab väliskeskkonnas pikka aega ning väliskeskkonna saaste, koroona ja niiskus kahjustavad silikoonkummi pinda, mis järk-järgult halvendab komposiitisolaatori omadusi ja lõpuks ebaõnnestub.
Praegu on Hiina elektrivõrgu põhiline ehitussuund muutumas UHV ja UHV suunaks. Uhv elektrivõrk tuleb paljudel juhtudel rajada kõrgel merepinnal ja suure saastusega piirkondadesse. Seetõttu peavad komposiitisolaatorid seisma silmitsi selliste probleemidega nagu ultraviolettkiirgus ja koroonalahendus, mis on ka probleemid, millele tuleb komposiitisolaatorite vananemisel tähelepanu pöörata.
Komposiitisolaatori vananemise tüüp ja mehhanism
Komposiitisolaatorite vananemise võib jagada kolme tüüpi: füüsiline vanandamine, keemiline vanandamine ja elektromehaaniline vanandamine.
1. Füüsiline vananemine
Komposiitisolaatorite füüsilise vananemise tegurid hõlmavad peamiselt ultraviolettkiirgust, kohalikku kõrget temperatuuri ja stressiväsimust. Füüsiline vananemine mõjutab tõsiselt silikoonkummi mehaanilisi ja elektrilisi omadusi. Silikoonkummist materjali kokkupuutekatse viidi läbi Hiinas 1998-2005 ajal ja uuriti silikoonkummi vananemist. Leiti, et kui komposiisolaator on pikka aega väljas eksponeeritud, muutub komposiitisolaatori fotoelektriline omadus ilmselgelt, mille hulgas on muutus kõige ilmsem kõrbes ja subtroopilises platoo piirkonnas.
Ultraviolettvalgusel on silikoonkummi vananemisele suur kiirendav toime, kuigi ultraviolettvalgus võib silikoonkummi peamise ahela struktuuri täielikult katkestada, kuid ultraviolettvalgus ja muud tegurid ühendavad silikoonkummist külgahela metüüli oksüdatsiooni, mis viib lõpuks silikoonkummi vananemine. Peamine silikoonkummi ahela struktuur tekitab pärast katkestust vabu radikaale, see osa vabadest radikaalidest on kõrge energiaga, mida on lihtne tekitada üksteise ristsidumise reaktsioon. Õhuga kokku puutudes oksüdeeruvad ka vabad radikaalid koos õhu hapnikuga, tekitades metaani ja muid gaase.
Viimastel aastatel on lääne-ida jõuülekandeprojekti järkjärgulise edenemisega Yunguichuanis ja Xizangis püstitatud mitu kõrgepingeliine, mille peamiseks ehitusmaterjaliks on komposiitisolaatorid. Looduskeskkond on neis piirkondades karmim kui teistes piirkondades ja siinsed komposiitisolaatorid on kasutamisel altid vananemisele. Yunguichuanis ja teistes kõrgel kõrgusel asuvates piirkondades vähenes ultraviolettkiirguse aja pikenemisega silikoonkummi tugevus ja pikenemine aja muutumisega järk-järgult, vastupidavus väheneb ka kiiritusaja pikenemisega ning silikoonkummi hüdrofoobsus ilmneb. langustrend. Selle nähtuse põhjuseks on see, et komposiit-isolaatori silikoonkummi esmane side ühendatakse ultraviolettvalguse toimel, mis muudab silikoonkummi mehaanilised omadused pidevalt halvemaks.
Pragunemise reaktsioon tekitab ka gaasi, silikoonkummist väljub gaas, silikoonkummist pinnale ilmuvad ebaühtlased või isegi augud. Mittemetüülrühm külgahelas langeb oksüdatsioonireaktsiooni tõttu maha, praegu ei saa mittemetüülrühm moodustada peaahela jaoks võimsat kaitset, mille tulemuseks on silikoonkummist pinna hüdrofoobsuse järkjärguline vähenemine. Lisaks imavad silikoonkummi hüdrofiilsed rühmad vett silikoonkummi pinnalt, nii et silikoonkummi vastupidavus väheneb jätkuvalt. Keemilise ahela katkemine silikoonkummis muudab isolatsiooni nõrgaks, põhjustades lekkeid ja muid õnnetusi. Seega, kui silikoonkummi on pikka aega UV-kiirguse all tugevas keskkonnas, jätkub silikoonkummi sisemine pragunemine, ristsiduvad reaktsioonid, näiteks oksüdatsioon, hävitavad makro vaatenurgast silikoonkummi molekulaarstruktuuri. silikoonkummist pika kokkupuutega ultraviolettkiirgusega keskkonnas, silikoonkummist elektriline jõudlus ja mehaaniline jõudlus vähenevad, mõjutavad silikoonkummi tavapärast kasutamist.
On leitud, et värvaine raudoksiid võib inhibeerida soojusisolaatori silikoonkummi termilist oksüdatsioonireaktsiooni, et säilitada silikoonkummi stabiilsus, kuid värvaine raudoksiidi kasutamine mängib hüdrolüüsireaktsioonis katalüütilist rolli. Nano ränidioksiidi lisamisel silikoonkummile väheneb lisatava koguse suurenedes komposiitisolaatori ülevoolupinge tõenäosus. Kui silikoonkummile lisatakse nano-BN-osakesi, on silikoonkummi pinnatemperatuuri jaotus ühtlasem, erosiooni sügavus väheneb järk-järgult, silikoonkummist pinna vastupidavus stabiilsus suureneb ja välguprobleemi tõenäosus suureneb. jätkuvalt vähenema.
Stressiväsimus kiirendab suurel määral ka komposiitisolaatorite vananemist. On leitud, et kui vihmavarju seelikul koos koormusisolaatoritega tekib kõrgsageduslik vibratsioon, põhjustab vibratsioon vihmavarju seeliku juurtes tõsist stressikontsentratsiooni nähtust. Pikaajalise ja tugeva koormuse korral on vihmavarjuseeliku juur alati stressist väsinud, mis toob kaasa mikropragude tekkimise. Kui mikropragusid tõhusalt ei parandata, suureneb pragude sügavus jätkuvalt ja lõpuks rebeneb vihmavarju seelik.
2. Keemiline vananemine
Komposiisolaatori silikoonkummi vananemise peamised põhjused on osoon, hape ja alus ning lämmastikoksiid, mille hulgas lämmastikoksiid reageerib veega, tekitades lämmastikhapet. Kui komposiitisolaator on pikka aega happelises keskkonnas, on komposiitisolaatori pind tõsiselt korrodeerunud. Tugev hape põhjustab komposiitisolaatori silikoonkummist karkassi purunemise, kahjustades seeläbi silikoonkummist materjali. Kui komposiisolaator on leeliselises keskkonnas, on komposiisolaatori pinnal nõrk leeliselisus ja leeliselised ained põhjustavad ka silikoonkummi esmase sideme purunemise, mille tulemuseks on komposiitisolaatori hüdrofoobsuse kadu. Makro vaatenurgast näitab komposiit-isolaator silikoonkummi happelises või leeliselises keskkonnas pikka aega tugevuse vähenemise nähtust.
Pikka aega saastunud ja niiskes keskkonnas nõrgeneb komposiitisolaatorite silikoonkummist pinna hüdrofoobsus järk-järgult ja aja jooksul isegi kaob täielikult. Kui komposiit isolaatoreid sukeldada erinevate omadustega lahustesse, võib täheldada, et neutraalsetes lahustes komposiitisolaatorite pind oluliselt ei muutu, samas kui happelistes ja leeliselises lahuses on komposiitisolaatorite pinnal ilmne korrosiooninähtus ja korrosiooniaste. süveneb järk-järgult koos happesuse ja aluselisuse suurenemisega. Komposiitisolaatorite puhul on happeline keskkond kahjulikum kui leeliseline keskkond.
Kõrgepingeliini töötamise ajal tekkiva tühjenemise tõttu oksüdeerub tühjenemisnähtuse tekitatud osoon ja reageerib komposiitisolaatoris oleva polümeermaterjaliga. Oksüdatsioonireaktsioon põhjustab komposiitisolaatori pinnal tõsiseid defekte ja avaldab isegi tõsist mõju komposiitisolaatori toimimisele.
3. Elektriline vananemine
Lisaks sellele, et komposiitisolaatoreid mõjutab looduskeskkond, mõjutavad need ka kõrgepinge elektriväljad, mis kiirendavad silikoonkummi vananemist. Samal ajal näitab laetud komposiitisolaatorite ja laenguta komposiitisolaatorite uuring, et laetud komposiitisolaatorite kasutusiga on palju lühem kui laenguta komposiitisolaatoritel, mis viitab ka sellele, et elektriline vananemine on oluline tegur, mis põhjustab komposiitisolaatorite vananemine. Tavalises töös mõjutavad komposiitisolaatorit laetud osakesed, mis põhjustab komposiitisolaatori silikoonkummist põhiketi purunemise. Samal ajal reageerib see ümbritseva hapniku ja muude ainetega, tekitades lämmastikoksiide ja muid aineid ning seejärel kahjustab silikoonkummi jõudlust. Koroonakaar põhjustab ka kõrge temperatuuri komposiitisolaatorite pinnal, mis vähendab komposiitisolaatorite elektrilisi ja mehaanilisi omadusi. Pärast komposiitisolaatorite koroonakaarega kauteriseerimist väheneb orgaanilise aine sisaldus komposiitisolaatorite pinnal oluliselt, mille tulemuseks on komposiitisolaatorite isolatsioonivõime langus. Kogu vananemise puhul on elektrilise vananemise reaktsiooniprotsess kõige keerulisem ja samal ajal ilmnevad ka elektrilise vananemise protsess, füüsiline ja keemiline vananemine, mistõttu elektrilise vananemise mõju komposiit-isolatsioonimaterjalidele on suurim.