Los aisladores compuestos tienen las ventajas de peso ligero, resistencia a la contaminación, fácil instalación y mantenimiento, etc. Los aisladores compuestos son ampliamente utilizados en la construcción de redes eléctricas en el país y en el extranjero. En la actualidad, la cantidad de aisladores compuestos en uso normal en China es de aproximadamente 8 millones, que es uno de los países con la mayor cantidad de aisladores compuestos. Los aisladores compuestos se ven fácilmente afectados por muchos factores durante la operación, como la maquinaria, el medio ambiente y la electricidad. Con el aumento del tiempo de funcionamiento de los aisladores compuestos, los aisladores compuestos se volverán duros, quebradizos y con fugas, etc. Si los aisladores compuestos funcionan en vivo durante mucho tiempo, afectará el funcionamiento normal de la red eléctrica. En los últimos años, el problema del envejecimiento de los aisladores compuestos ha atraído la atención de los departamentos pertinentes.
El material aislante externo del aislador compuesto es principalmente caucho de silicona vulcanizado a alta temperatura, que es un elastómero que se obtiene agregando varios complejos, como relleno de refuerzo y agente de control de estructura, al caucho y luego interactuando con el agente vulcanizante. El caucho de silicona vulcanizado a alta temperatura tiene una fuerte estabilidad, hidrofobicidad y recuperación de hidrofobicidad. El aislador compuesto estará en el ambiente exterior durante mucho tiempo en funcionamiento, y la contaminación, la corona y la humedad en el ambiente exterior dañarán la superficie del caucho de silicona, lo que deteriorará gradualmente las propiedades del aislador compuesto y eventualmente fallará.
En la actualidad, la dirección de construcción principal de la red eléctrica de China está cambiando a la dirección de UHV y UHV. La red eléctrica Uhv debe construirse en áreas de gran altitud y alta contaminación en muchos casos. Por lo tanto, los aisladores compuestos deben enfrentar problemas como la radiación ultravioleta y la descarga de corona, que también son problemas a los que se debe prestar atención en el envejecimiento de los aisladores compuestos.
Tipo de envejecimiento y mecanismo del aislador compuesto.
El envejecimiento de los aisladores compuestos se puede dividir en tres tipos: envejecimiento físico, envejecimiento químico y envejecimiento electromecánico.
1. Envejecimiento físico
Los factores de envejecimiento físico de los aisladores compuestos incluyen principalmente la radiación ultravioleta, la alta temperatura local y la fatiga por tensión. El envejecimiento físico afecta seriamente las propiedades mecánicas y eléctricas del caucho de silicona. El experimento de exposición del material de caucho de silicona se llevó a cabo durante 1998-2005 en China y se estudió el envejecimiento del caucho de silicona. Se descubrió que cuando el aislador compuesto se expone al aire libre durante mucho tiempo, la propiedad fotoeléctrica del aislador compuesto cambiará obviamente, entre los cuales el cambio es más obvio en el área desértica y la meseta subtropical.
La luz ultravioleta tiene un gran efecto acelerador en el envejecimiento del caucho de silicona, aunque la luz ultravioleta puede cortar por completo la estructura de la cadena principal del caucho de silicona, pero la luz ultravioleta y otros factores combinarán la oxidación de la cadena lateral del caucho de silicona metilo, lo que eventualmente conducirá a el envejecimiento del caucho de silicona. La estructura de la cadena principal en el caucho de silicona producirá radicales libres después de la ruptura, esta parte de los radicales libres de alta energía, es fácil de producir una reacción de reticulación entre sí. Cuando se exponen al aire, los radicales libres también se oxidan con el oxígeno del aire, produciendo metano y otros gases.
En los últimos años, con el progreso gradual del proyecto de transmisión de energía Oeste-Este, se han erigido en Yunguichuan y Xizang varias líneas de transmisión de alto voltaje con aisladores compuestos como los principales materiales de construcción. El ambiente natural en estas áreas es más severo que en otras áreas, y los aisladores compuestos aquí son propensos a envejecer durante la aplicación. En Yunguichuan y otras áreas de gran altitud, con la extensión del tiempo de irradiación ultravioleta, la fuerza y el alargamiento del caucho de silicona disminuyeron gradualmente con el cambio de tiempo, la resistividad también disminuirá con la extensión del tiempo de irradiación y se mostrará la hidrofobicidad del caucho de silicona. una tendencia decreciente. La razón de este fenómeno es que la unión primaria del caucho de silicona aislador compuesto se conectará bajo la acción de la luz ultravioleta, lo que hace que las propiedades mecánicas del caucho de silicona disminuyan continuamente.
La reacción de craqueo también producirá gas, el escape de gas del rendimiento del caucho de silicona, la superficie del caucho de silicona aparecerá irregular o incluso agujeros. El grupo no metílico en la cadena lateral se cae debido a la reacción de oxidación, en este momento, el grupo no metílico no puede formar un escudo poderoso para la cadena principal, lo que resulta en una disminución gradual de la hidrofobicidad de la superficie de caucho de silicona. Además, los grupos hidrofílicos del caucho de silicona también absorberán agua de la superficie del caucho de silicona, de modo que la resistividad del caucho de silicona continúa disminuyendo. La ruptura de la cadena química en el caucho de silicona también hará que el aislamiento sea débil, lo que provocará fugas y otros accidentes. Por lo tanto, si un caucho de silicona está bajo un ambiente fuerte uv durante mucho tiempo, el caucho de silicona interno continuará con la aparición de grietas, reacciones de reticulación como la oxidación, destruirá la estructura molecular del caucho de silicona en el interior, desde un punto de vista macro, para La exposición prolongada del caucho de silicona al ambiente de luz ultravioleta disminuye el rendimiento eléctrico del caucho de silicona y el rendimiento mecánico se reduce, lo que afecta el uso normal del caucho de silicona.
Se encontró que el óxido de hierro colorante puede inhibir la reacción de oxidación térmica en el caucho de silicona aislador compuesto, para mantener la estabilidad del caucho de silicona, pero el uso de óxido de hierro colorante juega un papel catalítico en la reacción de hidrólisis. Cuando se agrega nano sílice al caucho de silicona, la probabilidad de descarga disruptiva del aislador compuesto disminuye con el aumento de la cantidad agregada. Cuando se agregan nanopartículas de BN al caucho de silicona, la distribución de la temperatura de la superficie del caucho de silicona será más uniforme, la profundidad de la erosión disminuirá gradualmente, la estabilidad de la resistencia de la superficie del caucho de silicona aumentará y la probabilidad de un problema de descarga disruptiva disminuirá. seguir disminuyendo.
La fatiga por tensión también acelerará en gran medida el envejecimiento de los aisladores compuestos. Se encuentra que cuando ocurre una vibración de alta frecuencia en la falda del paraguas con aisladores de carga, la vibración conducirá a un fenómeno de concentración de tensión grave en la raíz de la falda del paraguas. Bajo carga a largo plazo y de alta resistencia, la raíz de la falda del paraguas siempre estará en un estado de fatiga por tensión, lo que conducirá a la generación de microfisuras. Si las microfisuras no se reparan de forma eficaz, la profundidad de las fisuras seguirá aumentando y, finalmente, el faldón de la sombrilla se romperá.
2. Envejecimiento químico
Las principales causas del envejecimiento del caucho de silicona para aisladores compuestos son el ozono, los ácidos y bases y el óxido de nitrógeno, entre los cuales el óxido de nitrógeno reacciona con el agua para producir ácido nítrico. Cuando el aislador compuesto está en un ambiente ácido durante mucho tiempo, la superficie del aislador compuesto se corroerá gravemente. El ácido fuerte provocará la rotura de la columna vertebral de caucho de silicona del aislador compuesto, lo que dañará el material de caucho de silicona. Cuando el aislador compuesto está en un entorno alcalino, la superficie del aislador compuesto mostrará una alcalinidad débil y las sustancias alcalinas también harán que se rompa la unión primaria en el caucho de silicona, lo que resultará en la pérdida de hidrofobicidad del aislador compuesto. Desde el punto de vista macro, el caucho de silicona aislador compuesto en un ambiente ácido o alcalino durante mucho tiempo mostrará el fenómeno de reducción de la fuerza.
En el ambiente contaminado y húmedo durante mucho tiempo, la hidrofobicidad de la superficie de caucho de silicona de los aisladores compuestos se debilitará gradualmente e incluso desaparecerá por completo con el aumento del tiempo. Cuando los aisladores compuestos se sumergen en soluciones de diferentes propiedades, se puede encontrar que la superficie de los aisladores compuestos en soluciones neutras no cambia significativamente, mientras que la superficie de los aisladores compuestos en soluciones ácidas y alcalinas muestra un fenómeno de corrosión evidente y el grado de corrosión. se profundiza gradualmente con el aumento de la acidez y la alcalinidad. Para los aisladores compuestos, el ambiente ácido es más dañino que el ambiente alcalino.
Debido al fenómeno de descarga durante el funcionamiento de la línea de alta tensión, el ozono generado por el fenómeno de descarga se oxidará y reaccionará con el material polimérico del aislador compuesto. La reacción de oxidación dará lugar a graves defectos en la superficie del aislador compuesto e incluso tendrá un impacto grave en el rendimiento del aislador compuesto.
3. Envejecimiento eléctrico
Además de verse afectados por el entorno natural, los aisladores compuestos también se ven afectados por campos eléctricos de alto voltaje, que aceleran el envejecimiento del caucho de silicona. Al mismo tiempo, el estudio de aisladores compuestos cargados y aisladores compuestos no cargados muestra que la vida útil de los aisladores compuestos cargados es mucho menor que la de los aisladores compuestos no cargados, lo que también indica que el envejecimiento eléctrico es un factor importante que causa la Envejecimiento de aisladores compuestos. El aislador compuesto se verá afectado por partículas cargadas durante el funcionamiento normal, lo que provocará la rotura de la cadena principal de caucho de silicona del aislador compuesto. Al mismo tiempo, reaccionará con el oxígeno circundante y otras sustancias para producir óxidos de nitrógeno y otras sustancias, y luego dañará el rendimiento de la goma de silicona. El arco de corona también causará altas temperaturas en la superficie de los aisladores compuestos, lo que disminuirá las propiedades eléctricas y mecánicas de los aisladores compuestos. Después de que los aisladores compuestos sean cauterizados por arco corona, el contenido de materia orgánica en la superficie de los aisladores compuestos disminuirá considerablemente, lo que resultará en una disminución del rendimiento del aislamiento de los aisladores compuestos. En todo el envejecimiento, el proceso de reacción del envejecimiento eléctrico es el más complejo, y el proceso de envejecimiento eléctrico también aparecerá al mismo tiempo, el envejecimiento físico y el envejecimiento químico, por lo tanto, el impacto del envejecimiento eléctrico en los materiales aislantes compuestos es el más grande.