למבודדים מרוכבים יש את היתרונות של משקל קל, עמידות לזיהום, התקנה ותחזוקה קלה וכו'. מבודדים מרוכבים נמצאים בשימוש נרחב בבניית רשתות חשמל בבית ומחוצה לה. כיום, מספר המבודדים המרוכבים בשימוש רגיל בסין הוא כ-8 מיליון, שהיא אחת המדינות עם המספר הגדול ביותר של מבודדים מרוכבים. מבודדים מרוכבים מושפעים בקלות מגורמים רבים במהלך הפעולה, כגון מכונות, סביבה וחשמל. עם הגדלת זמן הפעולה של מבודדים מרוכבים, מבודדי מרוכבים יהפכו לקשים, שבירים ודלפים וכו'. אם מבודדים מרוכבים פועלים בזמן אמת, זה ישפיע על הפעולה הרגילה של רשת החשמל. בשנים האחרונות, בעיית ההזדקנות של מבודדים מרוכבים משכה את תשומת הלב של המחלקות הרלוונטיות.
חומר הבידוד החיצוני של מבודד מרוכב הוא בעיקר גומי סיליקון מגופר בטמפרטורה גבוהה, שהוא אלסטומר המתקבל על ידי הוספת קומפלקסים שונים, כגון חומר מילוי חיזוק וחומר בקרת מבנה, לגומי, ולאחר מכן אינטראקציה עם חומר גיפור. לגומי סיליקון מגופר בטמפרטורה גבוהה יש יציבות חזקה, הידרופוביות והתאוששות הידרופוביות. מבודד מרוכב יהיה בסביבה חיצונית במשך זמן רב בפעולה, והזיהום, העטרה והלחות בסביבה החיצונית יגרמו נזק לפני השטח של גומי סיליקון, אשר ידרדר בהדרגה את תכונותיו של מבודד מרוכב ובסופו של דבר ייכשל.
נכון לעכשיו, כיוון הבנייה העיקרי של רשת החשמל של סין משתנה לכיוון UHV ו-UHV. רשת חשמל Uhv צריכה להיבנות בגובה רב ובאזורי זיהום גבוהים במקרים רבים. לכן, מבודדים מרוכבים צריכים להתמודד עם בעיות כמו קרינה אולטרה סגולה ופריקת קורונה, שהן גם הנושאים שצריך לשים אליהם לב בהזדקנות של מבודדים מרוכבים.
סוג ההזדקנות והמנגנון של מבודד מרוכב
ניתן לחלק את ההזדקנות של מבודדים מרוכבים לשלושה סוגים: הזדקנות פיזית, הזדקנות כימית והזדקנות אלקטרומכנית.
1. הזדקנות פיזית
גורמי ההזדקנות הפיזית של מבודדים מרוכבים כוללים בעיקר קרינה אולטרה סגולה, טמפרטורה גבוהה מקומית ועייפות מתח. הזדקנות פיזית משפיעה באופן רציני על התכונות המכניות והחשמליות של גומי סיליקון. ניסוי החשיפה של חומר גומי סיליקון בוצע במהלך 1998-2005 בסין, ונבדקה ההזדקנות של גומי סיליקון. נמצא שכאשר המבודד המרוכב נחשף בחוץ לאורך זמן, התכונה הפוטואלקטרית של מבודד מרוכב תשתנה באופן ברור, ביניהם השינוי בולט ביותר באזור המדבר ובאזור הרמה הסובטרופית.
לאור אולטרה סגול יש השפעה מאיץ גדולה על ההזדקנות של גומי סיליקון, למרות שאור אולטרה סגול יכול לחתוך לחלוטין את מבנה השרשרת הראשי של גומי סיליקון, אך אור אולטרה סגול וגורמים אחרים ישלבו את החמצון של מתיל שרשרת צד גומי סיליקון, מה שיוביל בסופו של דבר ההזדקנות של גומי סיליקון. מבנה השרשרת העיקרי בגומי סיליקון יפיק רדיקלים חופשיים לאחר ההפסקה, חלק זה של רדיקלים חופשיים בעלי אנרגיה גבוהה, קל לייצור תגובה צולבת ביניהם. כאשר הם נחשפים לאוויר, רדיקלים חופשיים מתחמצנים גם עם חמצן באוויר, ומייצרים מתאן וגזים אחרים.
בשנים האחרונות, עם ההתקדמות ההדרגתית של פרויקט העברת הכוח מערב-מזרח, הוקמו ב-Yunguichuan וב-Xizang מספר קווי תמסורת במתח גבוה עם מבודדים מרוכבים כחומרי הבנייה העיקריים. הסביבה הטבעית באזורים אלה חמורה יותר מזו שבאזורים אחרים, ומבודדים מרוכבים כאן נוטים להזדקן ביישום. ב-Yunguichuan ובאזורים אחרים בגובה רב, עם הארכת זמן ההקרנה האולטרה סגולה, החוזק וההתארכות של גומי סיליקון ירדו בהדרגה עם שינוי הזמן, ההתנגדות תפחת גם עם הארכת זמן ההקרנה, וההידרופוביות של גומי סיליקון תראה. מגמת ירידה. הסיבה לתופעה זו היא שהקשר העיקרי של גומי סיליקון מבודד מרוכב יתחבר תחת פעולת אור אולטרה סגול, מה שגורם לתכונות המכניות של גומי סיליקון לרדת ללא הרף.
תגובת הפיצוח תייצר גם גז, בריחת גז מהביצועים של גומי סיליקון, משטח גומי סיליקון ייראה לא אחיד או אפילו חורים. הקבוצה הלא-מתיל בשרשרת הצדדית נושרת עקב תגובת חמצון, בשלב זה, הקבוצה הלא-מתיל אינה יכולה ליצור מגן רב עוצמה עבור השרשרת הראשית, וכתוצאה מכך ירידה הדרגתית בהידרופוביות של משטח גומי הסיליקון. בנוסף, הקבוצות ההידרופיליות בגומי הסיליקון יספגו גם מים מפני השטח של גומי הסיליקון, כך שההתנגדות של גומי הסיליקון ממשיכה לרדת. גם שבירת השרשרת הכימית בגומי סיליקון תגרום לבידוד חלש, מה שיוביל לדליפה ותאונות נוספות. לכן, אם גומי סיליקון תחת סביבה חזקה uv במשך זמן רב, גומי סיליקון פנימי ימשיך להתרחשות של תגובות סדקים, צולבות כגון חמצון, להרוס את המבנה המולקולרי של גומי הסיליקון בפנים, מנקודת מבט מאקרו, כדי גומי סיליקון חשיפה ארוכה לסביבת אור אולטרה סגול ליפול בביצועים חשמליים גומי סיליקון וביצועים מכניים מופחתים, משפיעים על השימוש הרגיל של גומי סיליקון.
נמצא כי תחמוצת הברזל הצבעונית יכולה לעכב את תגובת החמצון התרמית בגומי סיליקון מבודד מורכב, על מנת לשמור על יציבות גומי סיליקון, אך השימוש בתחמוצת ברזל צבעונית ממלא תפקיד קטליטי בתגובת ההידרוליזה. כאשר מוסיפים ננו סיליקה לגומי סיליקון, ההסתברות למתח הבזק של מבודד מרוכב פוחתת עם העלייה בכמות הנוספת. כאשר מוסיפים חלקיקי ננו BN לגומי הסיליקון, חלוקת טמפרטורת פני השטח של גומי הסיליקון תהיה אחידה יותר, עומק השחיקה יקטן בהדרגה, יציבות ההתנגדות של משטח גומי הסיליקון תשתפר, והסבירות לבעיית הבזק תגדל. להמשיך לרדת.
עייפות מתח גם תאיץ את ההזדקנות של מבודדים מרוכבים במידה רבה. נמצא שכאשר מתרחשת רטט בתדר גבוה בחצאית המטריה עם מבודדי עומס, הרטט תוביל לתופעת ריכוז מתח חמורה בשורש חצאית המטריה. בעומס ארוך טווח ובעל חוזק גבוה, שורש חצאית המטריה תמיד יהיה במצב של עייפות מתח, מה שיוביל ליצירת מיקרו-סדקים. אם המיקרו-סדקים לא יתוקנו ביעילות, עומק הסדקים ימשיך לגדול, ובסופו של דבר חצאית המטריה תיקרע.
2. הזדקנות כימית
הגורמים העיקריים להזדקנות גומי סיליקון מרוכבים הם אוזון, חומצה ובסיס ותחמוצת חנקן, ביניהם תחמוצת חנקן מגיבה עם מים לייצור חומצה חנקתית. כאשר המבודד המרוכב נמצא בסביבה חומצית במשך זמן רב, פני השטח של המבודד המרוכבים ייפגעו קשות. החומצה החזקה תוביל לשבירת עמוד השדרה של גומי הסיליקון של המבודד המרוכב, ובכך תגרום נזק לחומר גומי הסיליקון. כאשר המבודד המרוכב נמצא בסביבה בסיסית, פני השטח של המבודד המרוכבים יראו בסיסיות חלשה, וחומרים אלקליים יגרמו גם לשבירת הקשר הראשוני בגומי הסיליקון, וכתוצאה מכך לאובדן ההידרופוביות של המבודד המרוכב. מנקודת מבט מאקרו, גומי סיליקון מרוכב מבודד בסביבה חומצית או אלקלית במשך זמן רב יראה את התופעה של הפחתת חוזק.
בסביבה המזוהמת והלחה במשך זמן רב, ההידרופוביות של משטח גומי הסיליקון של מבודדים מרוכבים תיחלש בהדרגה, ואף תיעלם לחלוטין עם התגברות הזמן. כאשר מבודדים מרוכבים שקועים בתמיסות בעלות תכונות שונות, ניתן לגלות כי פני השטח של מבודדים מרוכבים בתמיסות ניטרליות אינם משתנים באופן משמעותי, בעוד פני השטח של מבודדים מרוכבים בתמיסות חומציות ובסיסיות מציגות תופעת קורוזיה ברורה, ומידת הקורוזיה. מעמיק בהדרגה עם עליית החומציות והבסיסיות. עבור מבודדים מרוכבים, הסביבה החומצית מזיקה יותר מהסביבה הבסיסית.
עקב תופעת הפריקה במהלך פעולת קו המתח הגבוה, האוזון שנוצר מתופעת הפריקה יתחמצן ויגיב עם החומר הפולימרי שבמבודד המרוכב. תגובת החמצון תוביל לפגמים חמורים על פני השטח של המבודד המרוכב, ואף תהיה לה השפעה רצינית על ביצועי המבודד המרוכב.
3. יישון חשמלי
בנוסף להיותם מושפעים מהסביבה הטבעית, מבודדים מרוכבים מושפעים גם משדות חשמליים במתח גבוה, המאיצים את ההזדקנות של גומי סיליקון. יחד עם זאת, המחקר של מבודדים מרוכבים טעונים ומבודדים מרוכבים לא טעונים מראה כי חיי השירות של מבודדים מרוכבים טעונים נמוכים בהרבה מזה של מבודדים מרוכבים לא טעונים, מה שגם מצביע על כך שהזדקנות חשמלית היא גורם חשוב הגורם ל- הזדקנות של מבודדים מרוכבים. המבודד המרוכב יושפע מחלקיקים טעונים בפעולה רגילה, מה שיוביל לשבירה של השרשרת הראשית של מבודד גומי סיליקון. במקביל, הוא יגיב עם החמצן שמסביב וחומרים אחרים כדי לייצר תחמוצות חנקן וחומרים אחרים, ולאחר מכן לפגוע בביצועים של גומי הסיליקון. קשת קורונה תגרום גם לטמפרטורה גבוהה על פני השטח של מבודדים מרוכבים, מה שיפחית את התכונות החשמליות והמכניות של מבודדים מרוכבים. לאחר צריבה של המבודדים המרוכבים על ידי קשת קורונה, תכולת החומר האורגני על פני השטח של מבודדים מרוכבים תקטן מאוד, וכתוצאה מכך ירידה בביצועי הבידוד של מבודדים מרוכבים. בכל ההזדקנות תהליך התגובה של ההזדקנות החשמלית הוא המורכב ביותר, ובמקביל יופיע גם תהליך ההזדקנות החשמלית, הזדקנות פיזית והזדקנות כימית, לכן השפעת ההזדקנות החשמלית על חומרי בידוד מרוכבים היא הגדולה ביותר.