Kompozītmateriālu izolatoru priekšrocības ir viegls svars, izturība pret piesārņojumu, vienkārša uzstādīšana un apkope utt. Kompozītmateriālu izolatorus plaši izmanto elektrotīklu būvniecībā gan mājās, gan ārvalstīs. Patlaban parastā lietošanā esošo kompozītmateriālu izolatoru skaits Ķīnā ir aptuveni 8 miljoni, kas ir viena no valstīm ar lielāko kompozītmateriālu izolatoru skaitu. Kompozītmateriālu izolatorus ekspluatācijas laikā viegli ietekmē daudzi faktori, piemēram, mašīnas, vide un elektrība. Palielinoties kompozītmateriālu izolatoru darbības laikam, kompozītmateriālu izolatori kļūs cieti, trausli un noplūdīs utt. Ja kompozītmateriālu izolatori ilgstoši darbosies spriegumaktīvi, tas ietekmēs normālu elektrotīkla darbību. Pēdējos gados kompozītmateriālu izolatoru novecošanas problēma ir piesaistījusi attiecīgo departamentu uzmanību.
Kompozītmateriālu izolatora ārējais izolācijas materiāls galvenokārt ir augstas temperatūras vulkanizēta silikona gumija, kas ir elastomērs, ko iegūst, pievienojot gumijai dažādus kompleksus, piemēram, pastiprinošu pildvielu un struktūras kontroles līdzekli, un pēc tam mijiedarbojoties ar vulkanizējošo līdzekli. Augstas temperatūras vulkanizētai silikona gumijai ir spēcīga stabilitāte, hidrofobitāte un hidrofobitātes atjaunošanās. Kompozītmateriāla izolators ilgstoši darbosies āra vidē, un piesārņojums, korona un mitrums āra vidē radīs silikona gumijas virsmas bojājumus, kas pakāpeniski pasliktinās kompozītmateriāla izolatora īpašības un galu galā sabojās.
Pašlaik Ķīnas elektrotīkla galvenais būvniecības virziens mainās uz UHV un UHV virzienu. Uhv elektrotīkls daudzos gadījumos ir jāizbūvē lielā augstumā un augsta piesārņojuma zonās. Tāpēc kompozītmateriālu izolatoriem ir jāsaskaras ar tādām problēmām kā ultravioletais starojums un koronaizlāde, kas arī ir problēmas, kurām jāpievērš uzmanība kompozītmateriālu izolatoru novecošanai.
Kompozītmateriālu izolatora novecošanas veids un mehānisms
Kompozītmateriālu izolatoru novecošanu var iedalīt trīs veidos: fiziskā novecošana, ķīmiskā novecošana un elektromehāniskā novecošana.
1. Fiziskā novecošana
Kompozītmateriālu izolatoru fiziskās novecošanas faktori galvenokārt ir ultravioletais starojums, lokāla augsta temperatūra un stresa nogurums. Fiziskā novecošanās nopietni ietekmē silikona gumijas mehāniskās un elektriskās īpašības. Silikona gumijas materiāla iedarbības eksperiments tika veikts laikā 1998-2005 Ķīnā, un tika pētīta silikona gumijas novecošanās. Tika konstatēts, ka, ilgstoši pakļaujot kompozītmateriāla izolatoru ārpus telpām, kompozītmateriālu izolatora fotoelektriskās īpašības acīmredzami mainīsies, starp kurām izmaiņas ir visredzamākās tuksneša zonā un subtropu plato apgabalā.
Ultravioletajai gaismai ir liela paātrinoša ietekme uz silikona gumijas novecošanos, lai gan ultravioletā gaisma var pilnībā nogriezt silikona gumijas galveno ķēdes struktūru, bet ultravioletā gaisma un citi faktori apvienos silikona gumijas sānu ķēdes metil oksidāciju, kas galu galā noved pie silikona gumijas novecošanās. Silikona gumijas galvenā ķēdes struktūra radīs brīvos radikāļus pēc pārtraukuma, šī brīvo radikāļu daļa ar lielu enerģiju, viegli rada šķērssavienojumu reakciju savā starpā. Saskaroties ar gaisu, brīvie radikāļi oksidējas arī ar skābekli gaisā, radot metānu un citas gāzes.
Pēdējos gados, pakāpeniski virzoties uz Rietumu-austrumu elektroenerģijas pārvades projektu, Yunguichuan un Xizang ir uzceltas vairākas augstsprieguma pārvades līnijas ar kompozītmateriāliem kā galvenajiem celtniecības materiāliem. Dabiskā vide šajos apgabalos ir bargāka nekā citos apgabalos, un kompozītmateriālu izolatori šeit ir pakļauti novecošanai. Yunguichuan un citos liela augstuma apgabalos, pagarinot ultravioletā starojuma laiku, silikona gumijas izturība un pagarinājums pakāpeniski samazinājās, mainoties laikam, pretestība samazināsies arī, pagarinot apstarošanas laiku, un silikona gumijas hidrofobitāte parādīsies. samazināšanās tendence. Šīs parādības iemesls ir tas, ka kompozītmateriālu izolatora silikona gumijas primārā saite tiks savienota ultravioletās gaismas iedarbībā, kas liek silikona gumijas mehāniskajām īpašībām nepārtraukti pasliktināties.
Krekinga reakcija radīs arī gāzi, gāze izplūst no silikona gumijas veiktspējas, silikona gumijas virsma parādīsies nevienmērīgi vai pat caurumi. Nemetilgrupa sānu ķēdē nokrīt oksidācijas reakcijas dēļ, šobrīd nemetilgrupa nevar izveidot spēcīgu vairogu galvenajai ķēdei, kā rezultātā pakāpeniski samazinās silikona gumijas virsmas hidrofobitāte. Turklāt silikona gumijas hidrofilās grupas arī absorbēs ūdeni no silikona gumijas virsmas, tādējādi silikona gumijas pretestība turpina samazināties. Silikona gumijas ķīmiskās ķēdes pārrāvums arī izraisīs vāju izolāciju, izraisot noplūdi un citus negadījumus. Tāpēc, ja silikona gumija ilgstoši atrodas UV spēcīgā vidē, silikona gumijas iekšpusē turpināsies plaisāšana, šķērssaistīšanas reakcijas, piemēram, oksidēšanās, iznīcinot iekšpusē esošās silikona gumijas molekulāro struktūru, no makro viedokļa. silikona gumijas ilgstoša ultravioletā starojuma vides ietekme uz silikona gumijas elektriskās veiktspējas un mehāniskās veiktspējas samazināšanos, ietekmē silikona gumijas normālu lietošanu.
Ir konstatēts, ka krāsviela dzelzs oksīds var kavēt termiskās oksidācijas reakciju saliktā izolatora silikona gumijā, lai saglabātu silikona gumijas stabilitāti, bet krāsvielas dzelzs oksīda izmantošanai ir katalītiska loma hidrolīzes reakcijā. Ja silikona gumijai pievieno nano silīcija dioksīdu, kompozītmateriāla izolatora pārslēgšanās sprieguma iespējamība samazinās, palielinoties pievienotajam daudzumam. Kad silikona gumijai tiek pievienotas nano BN daļiņas, silikona gumijas virsmas temperatūras sadalījums būs vienmērīgāks, erozijas dziļums pakāpeniski samazināsies, tiks uzlabota silikona gumijas virsmas pretestības stabilitāte un palielināsies uzliesmošanas problēmas iespējamība. turpina samazināties.
Stresa nogurums arī lielā mērā paātrinās kompozītmateriālu izolatoru novecošanos. Konstatēts, ka tad, kad lietussarga svārkos ar slodzes izolatoriem rodas augstfrekvences vibrācija, vibrācija novedīs pie nopietnas spriedzes koncentrācijas parādības lietussarga svārku saknē. Pie ilgstošas un augstas stiprības slodzes lietussargu svārku sakne vienmēr būs stresa noguruma stāvoklī, kas novedīs pie mikroplaisu rašanās. Ja mikroplaisas netiks novērstas efektīvi, plaisu dziļums turpinās palielināties, un galu galā lietussarga svārki tiks saplēsti.
2. Ķīmiskā novecošana
Galvenie kompozītmateriālu izolatora silikona gumijas novecošanās cēloņi ir ozons, skābe un bāze un slāpekļa oksīds, starp kuriem slāpekļa oksīds reaģē ar ūdeni, veidojot slāpekļskābi. Ja kompozītmateriāla izolators ilgstoši atrodas skābā vidē, kompozītmateriālu izolatora virsma tiks nopietni korozija. Spēcīgā skābe novedīs pie kompozītmateriāla izolatora silikona gumijas mugurkaula lūzuma, tādējādi radot silikona gumijas materiāla bojājumus. Kad kompozītmateriāla izolators atrodas sārmainā vidē, kompozītmateriāla izolatora virsma uzrāda vāju sārmainību, un sārmainas vielas arī izraisīs silikona gumijas primārās saites pārrāvumu, kā rezultātā kompozītmateriāla izolatora hidrofobitāte zaudēs. No makro viedokļa kompozītmateriāla izolatora silikona gumija skābā vai sārmainā vidē ilgu laiku parādīs stiprības samazināšanās fenomenu.
Piesārņotā un mitrā vidē ilgstoši kompozītmateriālu izolatoru silikona gumijas virsmas hidrofobitāte pakāpeniski vājinās un pat pilnībā izzudīs, palielinoties laikam. Iegremdējot kompozītmateriālu izolatorus dažādu īpašību šķīdumos, var konstatēt, ka kompozītmateriālu izolatoru virsma neitrālos šķīdumos būtiski nemainās, savukārt kompozītmateriālu izolatoru virsma skābos un sārmainos šķīdumos uzrāda acīmredzamu korozijas parādību un korozijas pakāpi. pakāpeniski padziļinās, palielinoties skābumam un sārmainībai. Kompozītmateriālu izolatoriem skābā vide ir kaitīgāka nekā sārmaina.
Izlādes fenomena dēļ augstsprieguma līnijas darbības laikā izlādes fenomena radītais ozons oksidēsies un reaģēs ar polimērmateriālu kompozītmateriālā izolatorā. Oksidācijas reakcija radīs nopietnus defektus uz kompozītmateriāla izolatora virsmas un pat nopietni ietekmēs kompozītmateriāla izolatora veiktspēju.
3. Elektriskā novecošana
Kompozītmateriālu izolatorus ne tikai ietekmē dabiskā vide, bet arī augstsprieguma elektriskie lauki, kas paātrina silikona gumijas novecošanos. Tajā pašā laikā uzlādētu kompozītmateriālu izolatoru un neuzlādētu kompozītmateriālu izolatoru izpēte liecina, ka uzlādētu kompozītmateriālu izolatoru kalpošanas laiks ir daudz mazāks nekā neuzlādētu kompozītmateriālu izolatoru kalpošanas laiks, kas arī norāda, ka elektriskā novecošanās ir svarīgs faktors, kas izraisa kompozītmateriālu izolatoru novecošana. Parastā darbībā kompozītmateriālu izolatoru ietekmēs uzlādētas daļiņas, kas novedīs pie kompozītmateriāla izolatora silikona gumijas galvenās ķēdes pārrāvuma. Tajā pašā laikā tas reaģēs ar apkārtējo skābekli un citām vielām, veidojot slāpekļa oksīdus un citas vielas, un pēc tam sabojās silikona gumijas veiktspēju. Korona loks arī izraisīs augstu temperatūru uz kompozītmateriālu izolatoru virsmas, kas samazinās kompozītmateriālu izolatoru elektriskās un mehāniskās īpašības. Pēc tam, kad kompozītmateriālu izolatori ir apdedzināti ar koronaloku, organisko vielu saturs uz kompozītmateriālu izolatoru virsmas ievērojami samazināsies, kā rezultātā samazināsies kompozītmateriālu izolatoru izolācijas veiktspēja. Visā novecošanā elektriskās novecošanas reakcijas process ir vissarežģītākais, un vienlaikus parādīsies arī elektriskās novecošanas process, fiziskā un ķīmiskā novecošana, tāpēc elektriskās novecošanas ietekme uz kompozītmateriāliem ir vislielākā.