Композитни изолатори имају предности мале тежине, отпорности на загађење, једноставне инсталације и одржавања итд. Композитни изолатори се широко користе у изградњи електричних мрежа у земљи и иностранству. Тренутно, број композитних изолатора у нормалној употреби у Кини је око 8 милиона, што је једна од земаља са највећим бројем композитних изолатора. На композитне изолаторе лако утичу многи фактори током рада, као што су машине, животна средина и струја. Са повећањем времена рада композитних изолатора, композитни изолатори ће постати тврди, ломљиви и пропуштати, итд. Ако композитни изолатори раде под напоном дуго времена, то ће утицати на нормалан рад електричне мреже. Последњих година, проблем старења композитних изолатора привукао је пажњу надлежних служби.
Спољни изолациони материјал композитног изолатора је углавном високотемпературна вулканизована силиконска гума, која је еластомер добијен додавањем различитих комплекса, као што су пунило за ојачавање и средство за контролу структуре, гуми, а затим интеракцијом са средством за вулканизацију. Високотемпературна вулканизирана силиконска гума има јаку стабилност, хидрофобност и хидрофобност. Композитни изолатор ће дуго бити у спољашњем окружењу у раду, а загађење, корона и влага у спољашњем окружењу ће узроковати оштећење површине силиконске гуме, што ће постепено погоршавати својства композитног изолатора и на крају пропасти.
Тренутно се главни правац изградње кинеске електроенергетске мреже мења у правцу УХВ и УХВ. Ухв електрична мрежа се у многим случајевима мора изградити на великим надморским висинама и високом загађењу. Због тога се композитни изолатори морају суочити са проблемима као што су ултраљубичасто зрачење и коронско пражњење, што су такође питања на која треба обратити пажњу при старењу композитних изолатора.
Врста старења и механизам композитног изолатора
Старење композитних изолатора може се поделити на три типа: физичко старење, хемијско старење и електромеханичко старење.
1.Физичко старење
Фактори физичког старења композитних изолатора углавном укључују ултраљубичасто зрачење, локалну високу температуру и замор од стреса. Физичко старење озбиљно утиче на механичка и електрична својства силиконске гуме. Експеримент излагања материјала силиконске гуме спроведен је током 1998-2005 у Кини и проучавано је старење силиконске гуме. Утврђено је да када је композитни изолатор изложен на отвореном дуже време, фотоелектрична својства композитног изолатора ће се очигледно променити, међу којима је промена најочигледнија у области пустиње и суптропске висоравни.
Ултраљубичасто светло има велики убрзавајући ефекат на старење силиконске гуме, иако ултраљубичасто светло и може у потпуности да одсече структуру главног ланца силиконске гуме, али ултраљубичасто светло и други фактори ће комбиновати оксидацију метила бочног ланца силиконске гуме, што на крају доводи до старење силиконске гуме. Главна ланчана структура у силиконској гуми ће производити слободне радикале након прекида, овај део слободних радикала високе енергије, који се лако производе међусобну реакцију унакрсног повезивања. Када су изложени ваздуху, слободни радикали такође оксидирају кисеоником у ваздуху, стварајући метан и друге гасове.
Последњих година, са постепеним напретком пројекта преноса електричне енергије Запад-исток, у Јунгуицхуану и Кизангу је подигнут низ високонапонских далековода са композитним изолаторима као главним грађевинским материјалима. Природно окружење у овим областима је теже него у другим областима, а композитни изолатори су овде склони старењу у примени. У Иунгуицхуану и другим подручјима на великим надморским висинама, са продужењем времена ултраљубичастог зрачења, јачина и издужење силиконске гуме постепено се смањују са променом времена, отпорност ће се такође смањити са продужењем времена зрачења, а хидрофобност силиконске гуме ће се показати тренд смањења. Разлог за ову појаву је што ће примарна веза композитне изолаторске силиконске гуме бити повезана под дејством ултраљубичастог светла, због чега механичка својства силиконске гуме континуирано опадају.
Реакција пуцања ће такође произвести гас, гас излази из перформанси силиконске гуме, површина силиконске гуме ће се појавити неуједначено или чак рупе. Не-метил група на бочном ланцу отпада због реакције оксидације, у овом тренутку, не-метил група не може да формира снажан штит за главни ланац, што резултира постепеним смањењем хидрофобности површине силиконске гуме. Поред тога, хидрофилне групе у силиконској гуми ће такође апсорбовати воду са површине силиконске гуме, тако да отпорност силиконске гуме наставља да опада. Прекид хемијског ланца у силиконској гуми такође ће узроковати слабу изолацију, што ће довести до цурења и других незгода. Стога, ако је силиконска гума под јаким УВ зрачењем дуже време, унутрашња силиконска гума ће наставити са појавом пуцања, реакције умрежавања као што је оксидација, уништавају молекуларну структуру силиконске гуме унутра, са макро тачке гледишта, до силиконска гума дуго излагање ултраљубичастом светлу опада електричне перформансе силиконске гуме и механичке перформансе су смањене, утичу на нормалну употребу силиконске гуме.
Утврђено је да бојило гвожђе оксид може инхибирати реакцију термалне оксидације у композитној изолаторској силиконској гуми, како би се одржала стабилност силиконске гуме, али употреба бојеног гвожђе-оксида игра каталитичку улогу у реакцији хидролизе. Када се силиконској гуми дода нано силицијум, вероватноћа преласка напона композитног изолатора опада са повећањем додане количине. Када се нано БН честице додају силиконској гуми, дистрибуција површинске температуре силиконске гуме ће бити уједначенија, дубина ерозије ће се постепено смањивати, стабилност отпорности површине силиконске гуме ће бити побољшана, а вероватноћа проблема преласка ће бити настављају да се смањују.
Умор од стреса ће такође у великој мери убрзати старење композитних изолатора. Утврђено је да када се високофреквентне вибрације јављају у сукњи кишобрана са изолаторима оптерећења, вибрације ће довести до озбиљног феномена концентрације напона у корену сукње кишобрана. Под дуготрајним оптерећењем високе чврстоће, корен сукње кишобрана ће увек бити у стању стресног замора, што ће довести до стварања микро-пукотина. Ако се микро-пукотине не поправе ефикасно, дубина пукотина ће наставити да се повећава, а на крају ће се поцепати сукња кишобрана.
2. Хемијско старење
Главни узроци старења композитне изолаторске силиконске гуме су озон, киселина и база и азотни оксид, међу којима азотни оксид реагује са водом и производи азотну киселину. Када је композитни изолатор дуго времена у киселој средини, површина композитног изолатора ће бити озбиљно кородирана. Јака киселина ће довести до лома силиконске гумене кичме композитног изолатора, узрокујући на тај начин оштећење материјала од силиконске гуме. Када је композитни изолатор у алкалном окружењу, површина композитног изолатора ће показати слабу алкалност, а алкалне супстанце ће такође проузроковати пуцање примарне везе у силиконској гуми, што ће резултирати губитком хидрофобности композитног изолатора. Са макро тачке гледишта, композитна изолациона силиконска гума у киселој или алкалној средини ће дуго времена показивати феномен смањења чврстоће.
У загађеном и влажном окружењу дуго времена, хидрофобност површине силиконске гуме композитних изолатора постепено ће слабити, па чак и потпуно нестати с временом. Када се композитни изолатори потапају у растворе различитих својстава, може се установити да се површина композитних изолатора у неутралним растворима не мења значајно, док површина композитних изолатора у киселим и алкалним растворима показује очигледну појаву корозије, као и степен корозије. постепено се продубљује са повећањем киселости и алкалности. За композитне изолаторе, кисела средина је штетнија од алкалне средине.
Због феномена пражњења током рада високонапонске линије, озон који настаје феноменом пражњења ће оксидирати и реаговати са полимерним материјалом у композитном изолатору. Реакција оксидације ће довести до озбиљних дефеката на површини композитног изолатора, па чак и имати озбиљан утицај на перформансе композитног изолатора.
3. Електрично старење
Поред утицаја природног окружења, на композитне изолаторе утичу и електрична поља високог напона, која убрзавају старење силиконске гуме. Истовремено, проучавање наелектрисаних композитних изолатора и ненаелектрисаних композитних изолатора показује да је животни век наелектрисаних композитних изолатора далеко нижи него код ненаелектрисаних композитних изолатора, што такође указује да је електрично старење важан фактор који узрокује старење композитних изолатора. На композитни изолатор ће у нормалном раду утицати наелектрисане честице, што ће довести до прекида главног ланца композитног изолатора од силиконске гуме. Истовремено, он ће реаговати са околним кисеоником и другим супстанцама како би произвео азотне оксиде и друге супстанце, а затим ће оштетити перформансе силиконске гуме. Коронски лук ће такође изазвати високу температуру на површини композитних изолатора, што ће смањити електрична и механичка својства композитних изолатора. Након што су композитни изолатори каутерисани коронским луком, садржај органске материје на површини композитних изолатора ће се значајно смањити, што ће резултирати опадањем изолационих перформанси композитних изолатора. У целом старењу, реакциони процес електричног старења је најсложенији, а истовремено ће се појавити и процес електричног старења, физичко старење и хемијско старење, стога је утицај електричног старења на композитне изолационе материјале највећи.