El envejecimiento de los aisladores compuestos se puede dividir en tres tipos: envejecimiento físico, envejecimiento químico y envejecimiento electromecánico.
Descripción detallada del envejecimiento físico del aislador de goma de silicona:
Los principales factores del envejecimiento físico son la radiación ultravioleta, las altas temperaturas locales y la fatiga por estrés. El envejecimiento físico afecta gravemente las propiedades mecánicas y eléctricas del goma de silicona. Se ha descubierto que cuando los aisladores compuestos de silicio se exponen al aire libre durante mucho tiempo, las propiedades fotoeléctricas de los aisladores compuestos cambian significativamente. Entre ellos, los cambios en las zonas desérticas y las zonas de meseta subtropical son los más evidentes.
Los rayos ultravioleta tienen un gran efecto acelerador del envejecimiento del goma de silicona. Aunque los rayos ultravioleta no pueden cortar por completo la estructura de la cadena principal del goma de silicona, los rayos ultravioleta trabajarán junto con otros factores para oxidar el metilo de la cadena lateral del goma de silicona, lo que finalmente conducirá al envejecimiento del goma de silicona. Una vez que se rompe la estructura de la cadena principal del goma de silicona, se generarán radicales libres. Estos radicales libres tienen una gran capacidad y son fáciles de reticular entre sí. Cuando los radicales libres se exponen al aire, también reaccionarán con la oxidación en el aire para producir gases como el metano.
En los últimos años, el proyecto de transmisión de oeste a este de China se ha promovido gradualmente. Yunnan, Guizhou, Sichuan y el Tíbet han construido muchas líneas de transmisión de alto voltaje con aisladores compuestos como material de construcción principal. El entorno natural en estas áreas es peor que otras áreas, y los materiales aislantes compuestos aquí son muy propensos al envejecimiento durante el uso. En áreas de gran altitud como Yunnan y Guizhou, a medida que aumenta el tiempo de irradiación ultravioleta, el cambio en la resistencia y el tiempo de elongación del caucho de silicona disminuye gradualmente, la resistividad también disminuirá con la extensión de la irradiación y la hidrofobicidad del goma de silicona mostrará una tendencia descendente continua. Las razones de este fenómeno son: los enlaces principales en el aislador compuesto se conectarán eléctricamente bajo la acción de los rayos ultravioleta, lo que reducirá las propiedades mecánicas del goma de silicona.
La reacción de agrietamiento también producirá gas, que escapará de la superficie del goma de silicona, y la superficie del goma de silicona será desigual o incluso tendrá agujeros. Los grupos no metilo en la cadena lateral se desprenden parcialmente debido a la reacción de oxidación. En este momento, los grupos no metílicos no pueden formar un escudo fuerte para la cadena principal, lo que resulta en una disminución gradual de la hidrofobicidad de la superficie de la goma de silicona. Además, los grupos hidrófilos en la goma de silicona también absorberán la humedad de la superficie de la goma de silicona, provocando accidentes como fugas. Por lo tanto, si la goma de silicona se coloca en un entorno con fuertes rayos ultravioleta durante mucho tiempo, seguirán produciéndose grietas, reticulaciones, oxidación y otras reacciones en el interior de la goma de silicona, destruyendo la estructura molecular dentro de la goma de silicona. Desde una perspectiva macroscópica, la exposición prolongada de la goma de silicona a los rayos ultravioleta provocará una disminución de las propiedades eléctricas y mecánicas de la goma de silicona, lo que afectará al uso normal de la goma de silicona.
Los estudios han demostrado que el óxido de hierro colorante puede inhibir la reacción de oxidación en el caucho de silicona de los aisladores compuestos, manteniendo así la estabilidad del goma de silicona, pero el uso de óxido de hierro colorante actúa como catalizador para la reacción de hidrólisis. Cuando se añade dióxido de silicio nanométrico al goma de silicona, la probabilidad de voltaje de descarga disruptiva en el aislador compuesto disminuye con el aumento de la cantidad añadida. Cuando se añaden partículas nano-BN al caucho de silicona, la distribución de la temperatura de la superficie del goma de silicona será más uniforme, la profundidad de erosión disminuirá gradualmente, la estabilidad de la resistencia de la superficie del goma de silicona se mejorará y la probabilidad de problemas de descarga disruptiva seguirá disminuyendo.
La fatiga por tensión también acelerará en gran medida el envejecimiento de los aisladores compuestos. Los estudios han demostrado que cuando la cubierta de un aislador compuesto vibra a alta frecuencia, la vibración provocará un fenómeno de concentración de tensión más grave en la raíz de la cubierta. Bajo cargas de alta intensidad a largo plazo, la raíz de la cubierta siempre estará en un estado de fatiga por tensión, lo que provocará la generación de microfisuras. Si las microfisuras no se reparan de forma eficaz, la profundidad de la grieta seguirá aumentando, lo que acabará provocando que la cubierta se rompa.
