Els aïllants compostos tenen els avantatges de pes lleuger, resistència a la contaminació, fàcil instal·lació i manteniment, etc. Els aïllants compostos s'utilitzen àmpliament en la construcció de xarxes elèctriques a casa i a l'estranger. Actualment, el nombre d'aïllants compostos en ús normal a la Xina és d'uns 8 milions, que és un dels països amb el major nombre d'aïllants compostos. Els aïllants compostos es veuen afectats fàcilment per molts factors durant el funcionament, com ara maquinària, medi ambient i electricitat. Amb l'augment del temps de funcionament dels aïllants compostos, els aïllants compostos es tornaran durs, trencadissos i amb fuites, etc. Si els aïllants compostos funcionen durant molt de temps, afectarà el funcionament normal de la xarxa elèctrica. En els últims anys, el problema d'envelliment dels aïllants compostos ha cridat l'atenció dels departaments rellevants.
El material aïllant extern de l'aïllant compost és principalment cautxú de silicona vulcanitzat a alta temperatura, que és un elastòmer que s'obté afegint diversos complexos, com ara el farciment de reforç i l'agent de control de l'estructura, al cautxú i després interactuant amb l'agent vulcanitzant. El cautxú de silicona vulcanitzat a alta temperatura té una forta estabilitat, hidrofobicitat i recuperació de la hidrofobicitat. L'aïllant compost estarà en funcionament durant molt de temps a l'aire lliure, i la contaminació, la corona i la humitat a l'exterior provocaran danys a la superfície del cautxú de silicona, que deteriorarà gradualment les propietats de l'aïllant compost i, finalment, fallarà.
Actualment, la direcció de construcció principal de la xarxa elèctrica de la Xina està canviant cap a la direcció UHV i UHV. La xarxa elèctrica UHV s'ha de construir en zones d'altitud i alta contaminació en molts casos. Per tant, els aïllants compostos han d'afrontar problemes com la radiació ultraviolada i la descàrrega corona, que també són els problemes als quals cal prestar atenció en l'envelliment dels aïllants compostos.
Tipus d'envelliment i mecanisme de l'aïllant compost
L'envelliment dels aïllants compostos es pot dividir en tres tipus: envelliment físic, envelliment químic i envelliment electromecànic.
1.Envelliment físic
Els factors d'envelliment físic dels aïllants compostos inclouen principalment la radiació ultraviolada, la temperatura local elevada i la fatiga per estrès. L'envelliment físic afecta seriosament les propietats mecàniques i elèctriques del cautxú de silicona. L'experiment d'exposició del material de cautxú de silicona es va dur a terme durant 1998-2005 a la Xina i es va estudiar l'envelliment del cautxú de silicona. Es va trobar que quan l'aïllant compost està exposat a l'aire lliure durant molt de temps, la propietat fotoelèctrica de l'aïllant compost canviarà òbviament, entre els quals el canvi és més evident a la zona desèrtica i a la zona de l'altiplà subtropical.
La llum ultraviolada té un gran efecte accelerador sobre l'envelliment del cautxú de silicona, tot i que la llum ultraviolada i pot tallar completament l'estructura de la cadena principal del cautxú de silicona, però la llum ultraviolada i altres factors combinaran l'oxidació del metil de la cadena lateral del cautxú de silicona, que finalment conduiran a l'envelliment del cautxú de silicona. L'estructura de la cadena principal en cautxú de silicona produirà radicals lliures després de la ruptura, aquesta part de radicals lliures d'alta energia, fàcil de produir reacció de reticulació entre si. Quan s'exposen a l'aire, els radicals lliures també s'oxiden amb l'oxigen de l'aire, produint metà i altres gasos.
En els darrers anys, amb el progrés gradual del projecte de transmissió d'energia oest-est, s'han construït una sèrie de línies de transmissió d'alta tensió amb aïllants compostos com a principals materials de construcció a Yunguichuan i Xizang. L'entorn natural d'aquestes zones és més sever que el d'altres zones, i els aïllants compostos aquí són propensos a l'envelliment en l'aplicació. A Yunguichuan i altres zones d'altitud, amb l'extensió del temps d'irradiació ultraviolada, la força i l'allargament del cautxú de silicona disminueixen gradualment amb el canvi de temps, la resistivitat també disminuirà amb l'extensió del temps d'irradiació i es mostrarà la hidrofobicitat del cautxú de silicona. una tendència decreixent. El motiu d'aquest fenomen és que l'enllaç primari del cautxú de silicona aïllant compost es connectarà sota l'acció de la llum ultraviolada, la qual cosa fa que les propietats mecàniques del cautxú de silicona disminueixin contínuament.
La reacció d'esquerdament també produirà gas, escapada de gas del rendiment del cautxú de silicona, la superfície del cautxú de silicona apareixerà desigual o fins i tot forats. El grup no metil de la cadena lateral cau a causa de la reacció d'oxidació, en aquest moment, el grup no metil no pot formar un potent escut per a la cadena principal, donant lloc a una disminució gradual de la hidrofobicitat de la superfície del cautxú de silicona. A més, els grups hidròfils del cautxú de silicona també absorbiran aigua de la superfície del cautxú de silicona, de manera que la resistivitat del cautxú de silicona continua disminuint. El trencament de la cadena química del cautxú de silicona també farà que l'aïllament sigui feble, provocant fuites i altres accidents. Per tant, si un cautxú de silicona sota un entorn UV fort durant molt de temps, el cautxú de silicona intern continuarà amb l'aparició d'esquerdes, reaccions de reticulació com l'oxidació, destruint l'estructura molecular del cautxú de silicona a l'interior, des d'un punt de vista macro, per cautxú de silicona llarga exposició a l'entorn de llum ultraviolada cau en el rendiment elèctric del cautxú de silicona i el rendiment mecànic es redueix, afecta l'ús normal del cautxú de silicona.
S'ha trobat que l'òxid de ferro colorant pot inhibir la reacció d'oxidació tèrmica en el cautxú de silicona aïllant compost, per mantenir l'estabilitat del cautxú de silicona, però l'ús d'òxid de ferro colorant té un paper catalític en la reacció d'hidròlisi. Quan s'afegeix nanosílice al cautxú de silicona, la probabilitat de voltatge d'inflamació de l'aïllant compost disminueix amb l'augment de la quantitat afegida. Quan s'afegeixen partícules nano BN al cautxú de silicona, la distribució de la temperatura superficial del cautxú de silicona serà més uniforme, la profunditat d'erosió disminuirà gradualment, es millorarà l'estabilitat de la resistència de la superfície del cautxú de silicona i la probabilitat d'un problema de flashover. continuar disminuint.
La fatiga per estrès també accelerarà l'envelliment dels aïllants compostos en gran mesura. S'ha trobat que quan es produeix una vibració d'alta freqüència a la faldilla del paraigua amb aïllants de càrrega, la vibració provocarà un fenomen greu de concentració d'estrès a l'arrel de la faldilla del paraigua. Sota una càrrega a llarg termini i d'alta resistència, l'arrel de la faldilla del paraigua sempre estarà en un estat de fatiga per estrès, que provocarà la generació de microesquerdes. Si les microesquerdes no es reparen eficaçment, la profunditat de les esquerdes continuarà augmentant i, finalment, la faldilla del paraigua es trencarà.
2. Envelliment químic
Les principals causes de l'envelliment del cautxú aïllant compost són l'ozó, l'àcid i la base i l'òxid de nitrogen, entre els quals l'òxid de nitrogen reacciona amb l'aigua per produir àcid nítric. Quan l'aïllant compost es troba en ambient àcid durant molt de temps, la superfície de l'aïllant compost es corroirà greument. El fort àcid provocarà el trencament de la columna vertebral de cautxú de silicona de l'aïllant compost, causant així danys al material de cautxú de silicona. Quan l'aïllant compost es troba en un entorn alcalí, la superfície de l'aïllant compost mostrarà una alcalinitat feble i les substàncies alcalines també faran que es trenqui l'enllaç primari de la goma de silicona, cosa que provocarà la pèrdua d'hidrofobicitat de l'aïllant compost. Des del punt de vista macro, l'aïllant compost cautxú de silicona en ambient àcid o alcalí durant molt de temps mostrarà el fenomen de la reducció de la força.
En un ambient contaminat i humit durant molt de temps, la hidrofobicitat de la superfície de cautxú de silicona dels aïllants compostos es debilitarà gradualment i fins i tot desapareixerà completament amb l'augment del temps. Quan els aïllants compostos estan immersos en solucions de diferents propietats, es pot trobar que la superfície dels aïllants compostos en solucions neutres no canvia significativament, mentre que la superfície dels aïllants compostos en solucions àcides i alcalines mostra un fenomen de corrosió evident i el grau de corrosió. s'aprofundeix gradualment amb l'augment de l'acidesa i l'alcalinitat. Per als aïllants compostos, l'entorn àcid és més nociu que l'entorn alcalí.
A causa del fenomen de descàrrega durant el funcionament de la línia d'alta tensió, l'ozó generat pel fenomen de descàrrega s'oxidarà i reaccionarà amb el material polimèric de l'aïllant compost. La reacció d'oxidació provocarà defectes greus a la superfície de l'aïllant compost i fins i tot tindrà un impacte greu en el rendiment de l'aïllant compost.
3. Envelliment elèctric
A més de veure's afectats pel medi natural, els aïllants compostos també es veuen afectats pels camps elèctrics d'alta tensió, que acceleren l'envelliment del cautxú de silicona. Al mateix temps, l'estudi d'aïllants compostos carregats i aïllants compostos no carregats mostra que la vida útil dels aïllants compostos carregats és molt inferior a la dels aïllants compostos no carregats, la qual cosa també indica que l'envelliment elèctric és un factor important que causa la envelliment dels aïllants compostos. L'aïllant compost es veurà afectat per partícules carregades en funcionament normal, cosa que provocarà la ruptura de la cadena principal de cautxú de silicona aïllant compost. Al mateix temps, reaccionarà amb l'oxigen i altres substàncies circumdants per produir òxids de nitrogen i altres substàncies, i després danyarà el rendiment del cautxú de silicona. L'arc de corona també provocarà altes temperatures a la superfície dels aïllants compostos, cosa que disminuirà les propietats elèctriques i mecàniques dels aïllants compostos. Després que els aïllants compostos siguin cauteritzats per arc corona, el contingut de matèria orgànica a la superfície dels aïllants compostos disminuirà considerablement, donant lloc a una disminució del rendiment d'aïllament dels aïllants compostos. En tot l'envelliment, el procés de reacció de l'envelliment elèctric és el més complex, i el procés d'envelliment elèctric també apareixerà al mateix temps, l'envelliment físic i l'envelliment químic, per tant, l'impacte de l'envelliment elèctric en els materials aïllants compostos és el més gran.