Composietisolatoren hebben de voordelen van een laag gewicht, weerstand tegen vervuiling, eenvoudige installatie en onderhoud, enz. Composietisolatoren worden veel gebruikt bij de aanleg van elektriciteitsnetten in binnen- en buitenland. Op dit moment is het aantal composietisolatoren dat normaal wordt gebruikt in China ongeveer 8 miljoen, wat een van de landen is met het grootste aantal composietisolatoren. Composietisolatoren worden tijdens het gebruik gemakkelijk beïnvloed door vele factoren, zoals machines, omgeving en elektriciteit. Met de toename van de bedrijfstijd van composietisolatoren, zullen composietisolatoren hard, broos en lekkage worden, enz. Als composietisolatoren lange tijd live werken, zal dit de normale werking van het elektriciteitsnet beïnvloeden. In de afgelopen jaren heeft het verouderingsprobleem van composietisolatoren de aandacht getrokken van relevante afdelingen.
Het externe isolatiemateriaal van composietisolator is voornamelijk gevulkaniseerd siliconenrubber op hoge temperatuur, een elastomeer dat wordt verkregen door verschillende complexen, zoals versterkende vulstof en structuurcontrolemiddel, aan het rubber toe te voegen en vervolgens in wisselwerking te treden met vulkanisatiemiddel. Gevulkaniseerd siliconenrubber op hoge temperatuur heeft een sterke stabiliteit, hydrofobiciteit en hydrofobiciteitsherstel. Composietisolator zal lange tijd in de buitenomgeving in gebruik zijn, en de vervuiling, corona en vocht in de buitenomgeving zullen schade aan het oppervlak van siliconenrubber veroorzaken, wat de eigenschappen van composietisolator geleidelijk zal verslechteren en uiteindelijk zal falen.
Op dit moment verandert de belangrijkste bouwrichting van het Chinese elektriciteitsnet in de richting van UHV en UHV. Uhv-elektriciteitsnet moet in veel gevallen op grote hoogte en in gebieden met veel vervuiling worden aangelegd. Daarom moeten composietisolatoren worden geconfronteerd met problemen zoals ultraviolette straling en corona-ontlading, wat ook de problemen zijn waar aandacht aan moet worden besteed bij het verouderen van composietisolatoren.
Verouderingstype en mechanisme van composietisolator:
De veroudering van composietisolatoren kan worden onderverdeeld in drie typen: fysieke veroudering, chemische veroudering en elektromechanische veroudering.
1. Fysieke veroudering:
De factoren van fysieke veroudering van composietisolatoren omvatten voornamelijk ultraviolette straling, lokale hoge temperaturen en stressmoeheid. Fysieke veroudering tast de mechanische en elektrische eigenschappen van siliconenrubber ernstig aan. Het blootstellingsexperiment van siliconenrubbermateriaal werd uitgevoerd tijdens 1998-2005 in China, en de veroudering van siliconenrubber werd bestudeerd. Het bleek dat wanneer de composietisolator gedurende lange tijd buiten wordt blootgesteld, de foto-elektrische eigenschap van composietisolator duidelijk zal veranderen, waarbij de verandering het meest duidelijk is in het woestijngebied en het subtropische plateau.
Ultraviolet licht heeft een groot versnellend effect op de veroudering van siliconenrubber, hoewel ultraviolet licht en de hoofdketenstructuur van siliconenrubber volledig kan afsnijden, maar ultraviolet licht en andere factoren zullen de oxidatie van siliconenrubber zijketen methyl combineren, wat uiteindelijk leidt tot de veroudering van siliconenrubber. De hoofdketenstructuur in siliconenrubber zal na de breuk vrije radicalen produceren, dit deel van vrije radicalen met een hoge energie, gemakkelijk om onderling verknopingsreacties te veroorzaken. Bij blootstelling aan de lucht oxideren vrije radicalen ook met zuurstof in de lucht, waarbij methaan en andere gassen worden geproduceerd.
In de afgelopen jaren, met de geleidelijke voortgang van het West-Oost-stroomtransmissieproject, zijn in Yunguichuan en Xizang een aantal hoogspanningstransmissielijnen met composietisolatoren als de belangrijkste bouwmaterialen gebouwd. De natuurlijke omgeving in deze gebieden is ernstiger dan die in andere gebieden, en composietisolatoren zijn hier gevoelig voor veroudering bij toepassing. In Yunguichuan en andere gebieden op grote hoogte, met de verlenging van de ultraviolette bestralingstijd, namen de sterkte en verlenging van siliconenrubber geleidelijk af met de verandering van tijd, de soortelijke weerstand zal ook afnemen met de verlenging van de bestralingstijd, en de hydrofobiciteit van siliconenrubber zal laten zien een dalende trend. De reden voor dit fenomeen is dat de primaire binding van composietisolator-siliconenrubber wordt verbonden onder invloed van ultraviolet licht, waardoor de mechanische eigenschappen van siliconenrubber voortdurend afnemen.
De kraakreactie zal ook gas produceren, gas ontsnappen uit de prestaties van siliconenrubber, siliconenrubberoppervlak zal ongelijke of zelfs gaten lijken. De niet-methylgroep aan de zijketen valt eraf als gevolg van oxidatiereactie, op dit moment kan de niet-methylgroep geen krachtig schild vormen voor de hoofdketen, wat resulteert in een geleidelijke afname van de hydrofobiciteit van het siliconenrubberoppervlak. Bovendien zullen de hydrofiele groepen in het siliconenrubber ook water absorberen van het oppervlak van het siliconenrubber, zodat de soortelijke weerstand van het siliconenrubber blijft afnemen. De breuk van de chemische keten in siliconenrubber zal er ook voor zorgen dat de isolatie zwak wordt, wat leidt tot lekkage en andere ongelukken. Daarom, als een siliconenrubber onder een uv-sterke omgeving gedurende lange tijd, zal siliconenrubber inwendig doorgaan met het optreden van kraken, verknopingsreacties zoals oxidatie, de moleculaire structuur van het siliconenrubber binnenin vernietigen, vanuit macro-oogpunt, om siliconenrubber langdurige blootstelling aan ultraviolet licht omgevingsval in siliconenrubber elektrische prestaties en mechanische prestaties worden verminderd, beïnvloeden het normale gebruik van siliconenrubber.
Het is gebleken dat de kleurstof ijzeroxide de thermische oxidatiereactie in composietisolator siliconenrubber kan remmen, om de stabiliteit van siliconenrubber te behouden, maar het gebruik van kleurstof ijzeroxide speelt een katalytische rol in de hydrolysereactie. Wanneer nano-silica aan siliconenrubber wordt toegevoegd, neemt de kans op overslagspanning van composietisolator af met de toename van de toegevoegde hoeveelheid. Wanneer nano BN-deeltjes aan het siliconenrubber worden toegevoegd, zal de oppervlaktetemperatuurverdeling van het siliconenrubber uniformer zijn, de erosiediepte zal geleidelijk afnemen, de weerstandsstabiliteit van het siliconenrubberoppervlak zal worden verbeterd en de kans op flashover-probleem zal blijven afnemen.
Stressmoeheid zal ook de veroudering van composietisolatoren in hoge mate versnellen. Het is gebleken dat wanneer hoogfrequente trillingen optreden in de paraplurok met belastingisolatoren, de trilling zal leiden tot een ernstig spanningsconcentratieverschijnsel aan de basis van de paraplurok. Bij langdurige en hoge belasting zal de wortel van de paraplurok altijd in een staat van stressvermoeidheid verkeren, wat zal leiden tot het ontstaan van microscheurtjes. Als de microscheurtjes niet effectief worden gerepareerd, zal de diepte van de scheuren blijven toenemen en uiteindelijk zal de paraplurok scheuren.
2. Chemische veroudering
De belangrijkste oorzaken van veroudering van siliconenrubber van composietisolatoren zijn ozon, zuur en base en stikstofoxide, waaronder stikstofoxide reageert met water om salpeterzuur te produceren. Wanneer de composietisolator lange tijd in een zure omgeving staat, zal het oppervlak van de composietisolator ernstig worden aangetast. Het sterke zuur zal leiden tot het breken van de siliconenrubberruggengraat van de composietisolator, waardoor schade aan het siliconenrubbermateriaal ontstaat. Wanneer de composietisolator zich in een alkalische omgeving bevindt, zal het oppervlak van de composietisolator een zwakke alkaliteit vertonen, en alkalische stoffen zullen er ook voor zorgen dat de primaire binding in het siliconenrubber breekt, wat resulteert in het verlies van hydrofobiciteit van de composietisolator. Vanuit macro-oogpunt zal het composietisolator-siliconenrubber in een zure of alkalische omgeving gedurende lange tijd het fenomeen van sterktevermindering vertonen.
In de vervuilde en vochtige omgeving gedurende lange tijd, zal de hydrofobiciteit van het siliconenrubberoppervlak van composietisolatoren geleidelijk verzwakken en zelfs volledig verdwijnen met de toename van de tijd. Wanneer composietisolatoren worden ondergedompeld in oplossingen met verschillende eigenschappen, kan worden vastgesteld dat het oppervlak van composietisolatoren in neutrale oplossingen niet significant verandert, terwijl het oppervlak van composietisolatoren in zure en alkalische oplossingen een duidelijk corrosieverschijnsel vertoont en de mate van corrosie wordt geleidelijk verdiept met de toename van de zuurgraad en alkaliteit. Voor composietisolatoren is de zure omgeving schadelijker dan de alkalische omgeving.
Vanwege het ontladingsverschijnsel tijdens de werking van de hoogspanningslijn, zal de ozon die wordt gegenereerd door het ontladingsverschijnsel oxideren en reageren met het polymeermateriaal in de composietisolator. De oxidatiereactie zal leiden tot ernstige defecten aan het oppervlak van de composietisolator en zelfs een ernstige impact hebben op de prestaties van de composietisolator.
3. Elektrische veroudering
Naast de invloed van de natuurlijke omgeving, worden composietisolatoren ook beïnvloed door elektrische hoogspanningsvelden, die de veroudering van siliconenrubber versnellen. Tegelijkertijd toont de studie van geladen composietisolatoren en niet-geladen composietisolatoren aan dat de levensduur van geladen composietisolatoren veel lager is dan die van niet-geladen composietisolatoren, wat ook aangeeft dat elektrische veroudering een belangrijke factor is die de veroudering van composietisolatoren. De composietisolator zal bij normaal gebruik worden beïnvloed door geladen deeltjes, wat zal leiden tot het breken van de siliconenrubberen hoofdketen van de composietisolator. Tegelijkertijd zal het reageren met de omringende zuurstof en andere stoffen om stikstofoxiden en andere stoffen te produceren en vervolgens de prestaties van het siliconenrubber beschadigen. Een coronaboog veroorzaakt ook een hoge temperatuur op het oppervlak van composietisolatoren, waardoor de elektrische en mechanische eigenschappen van composietisolatoren afnemen. Nadat de composietisolatoren zijn dichtgeschroeid door een corona-boog, zal het gehalte aan organisch materiaal op het oppervlak van composietisolatoren sterk afnemen, wat resulteert in de achteruitgang van de isolatieprestaties van composietisolatoren. Bij alle veroudering is het reactieproces van elektrische veroudering het meest complex, en het elektrische verouderingsproces zal ook tegelijkertijd verschijnen, fysieke veroudering en chemische veroudering, daarom is de impact van elektrische veroudering op composietisolatiematerialen het grootst.