JB 5890-1991 绝缘子用玻璃材料性能及测试方法

中华人民共和国机械行业标准JB 5890- 91绝缘子用玻璃材料性能及测试方法本标准参照采用了国际电工委员会(IEC) 以下出版物:IEC 672-1《陶瓷与玻璃绝缘材料规范第一部分: 定义和分类)第一版1980年:IEC 672-2《陶瓷与玻璃绝緣材料规范第二部分: 试验方法》第一版1980年;IEC 672- -3 (陶瓷与玻璃绝缘材料规范第三部分: 单项材料性能》第一版1984年。1主题内容 与适用范围本标准规定了绝缘子用玻璃材科性能指标，试祥规格和测试方法.本标准适用于交流高压输电线路绝緣子用的钠钙硅酸盐玻璃.2引用标准GB 2900. 8电工名词术语绝缘子JB/T 5896常用绝缘子术语GB 1408固体电工绝缘材料工频击穿电压、击穿强度和耐电压试验方法GB 1409固体电工绝缘材料在工额、音频、高频下相对介电系数和介质损耗角正切试验方法GB 1410固体电工绝缘材料绝缘电阻、体积电阻系数和表面电阻系数试验方法SJ 694电真空玻璃电阻事为100MO●cm时的温度TK- - 100测试方法GB 7962.23无色光学玻璃杨氏模量、剪切模量及泊松比测试方法GB 5432日用玻璃密度测定方法GB 8170数值修约规则3术语3.1绝缘子用玻璃用于绝缘子作绝缘件的无机玻璃。3.2钠钙硅酸盐玻璃以二氧化硅、氧化钙与氧化钠为主要成份的玻璃.3.3退火玻璃从退火温度缓慢冷却得到的玻璃，玻璃中剩余应力和任何外施应力相比较可以忽略不计。3.4转变温度是指以恒速加热破璃时，在膨胀一温 度曲线上的一个转折点所对应的温度，在这个温度下，玻璃中的内应力可在几分钟内消除。4性能指标绝缘子用玻璃材料的性能指标应符号表1的规定。机械电子工业部1991-10-24批冶1992-10-01实施14JB 5890-91表1绝缘子用破璃材料的性能指标序号性能名称性能符号单kV/mm击穿强度(50Ht),不低于E25(有效值)耐受电压(50Hr,.Imin)U不低于相对介电常数6.8~8.6(50Hzx,20士5C)介质损耗角正切ten830X10-*(50He,20士5C),不大于5体积电风率(20士5C),不低于P0.cm10”体积电阻率为100MO●cm时的温6度,不低于C?弯曲强度,不低于RMPe308弹性模量,不低于GPa709密度,不小于g/cm'2.410转变温度T500~56011平均线影胀系数10~K-8. 0~9.5(20~ 300C)5试样5.1本标准规定使用退火玻璃试样。5.2试样制备本标准规定的测试方法用于确定绝缘子用玻璃的性能。同-规格的试样应按相同的方法制备，可以;用浇铸、拉棒，切制、研磨等方法制备。退火玻璃试样要采用适当的退火工艺消除应力。5.3 试样的一般要求5.3.1试样的 化学成份和均匀性应和制造绝缘子时要求的玻璃的化学成份和均匀性相-致。试样应无裂纹、气泡、结石、条纹等影响玻璃性能的缺陷。5.3.2试样的规格和数量应符合表2的规定。表2试样的规格 和数量试祥形状和尺寸制试项目mm击穿强度图片.按图1规定5(最少)2耐受电压3圆片:直径0100,厚度2~33(最少)体积电器率JB 5890- 91续表2序t测试项日试样形状和贝寸数量mr(个)体职电阻率为100MO●cm时的温度圆棒:直径C8.5+0.52长度:10+0.17夸曲强度研麼过的国怖:直径010.长虞12010(最少)动态法A.棒状.矩形戴面，长度1,高度h,充度b8<骨<24弹性模量动态法B;庫外形尺寸1XbXh,22X3X3,各面间垂8(最少)直度为90°土2静态法:同本表序号79密度质量约20g的玻璃块30平均线嘉胀系数技所用仪器的规定转变温度2|,R10+85球面030φ80导电层图1击穿强度试样5.3.3四棒试样的國度应不大于直径的1%，轴线直线度应不大于长度的0.5%。圆片试样两端面平行度应不大于厚度的1%,并进行磨削加工。5.4按本标准规定的测试方法测得的所有数做仅适用于所规定的试样，不能扩展到其它形状相尺寸或其它方法制造的试样和产品。6测试方法6.1击穿强度 和耐受电压6.1.1 测试设备应符合GB 1408 的规定。6.1.2电极采用e20mm黄铜球作为上电极，050mm貨铜平板作为下电级的这种电极配置。试样表面导电层材料为胶体石墨。6.1.3测试测量试样半球凹面和另一面之间最小厙度(即承受试验的壁厚),梢确到0. 01mm.将电极和测试组件漫入绝缘油里，其电阻率要保证测试工作能完普地进行，通常在10°~100.cm范围内。测试在15~ 35 C福度范围内进行，采用GB 1408规定的连续均匀升压法升高电压。测量击穿强度时，电压升至试样击穿为止:进行耐受电压试验时，电压升到规定的试验电压后保持Imin,试样不应出现击穿。6.1.4结果表示6.1.4.1击穿强度击穿强度按公式(1)计算。16JB 5890-91E=kU ....式中,E一击穿 强度,kV/mmiU---击穿电压,kV;k--修正系数,mm~',见表3.表3不同试样厚度的修正系数值试样厚度8 :修正系数k试祥厚度8mmmm-!1.350. 8091.510, 7301.360.8031.520.7261.370.7981.530.7221.380.7931.540.7171.390.7871. 550.7L31. 400.7821.560. 709.1.410.7771.570. 7051.420.7721. 580. 7011.430. 7671.590.6971.440. 762:1. 600. 693，1.450. 7581.610. 6891.46.0. 753 !1.620. 6851.470.7481.63 .0. 6811.480.7441.640. 6781.490.7391.650.6741.500.7356.1.4.2耐受电压对每个试样都用千伏数表示1min耐受电压,并记录下试样的厚度、绝缘油的电阻率和是否经受住规定的电压.6.2相对介电常数和介质损耗角正切6.2.1测试仪器应按GB 1409的规定选择工频下测试的仪器。6.2.2电极应符合GB 1409的规定,在工频下测试采用测量电极为050mm的三电极系统平板电极配置。试样表面导电层材料为胶体石墨。金属电极材料用黄铜。6.2.3测试应按GB1409的规定在常态试验环境条件下测量相对介电常数，介质损耗角正切。在工颖下测试电压为2kV。6.2.4计算根据选择的测试仪器按GB 1409规定的公式计算。6.3体积电阻率6.3.1测试仪器应按GB 1410的规定选择适用的测试仪器。1JB 5890-916.3.2电极应符合GB 1410的规定,采用测量电吸为050mm的三电极系统板状试样的电极配置。试样表面导电层材料为胶体石墨。金属电极材料用黄铜。6.3.3测试应按GB 1410的规定在常态试验环境条件下测量试样的体积电阻率。测量电压为500V直流电压。6.3.4计算及结果表示按GB 1410的规定计算和表示结果。6.4 体积电阻率为100MO●cm时的温度tuoo tuxo的测试按SJ 694进行。6.5弯曲强度6.5.1试验机负荷指示值与标准负荷值误差不超过士1%，试验机额定负荷的选择应使试样折断时负荷落在满载的15%~85%范围内。试验机应有两个放试样的支架，支架之间的距离为100mm.用在固定支架对称位置的两个压头垂直于试样轴线施加负荷，施加于试样上的弯曲负荷要均等地分配在两个移动压头上。加压头表面和支承面应有5mm圆弧.并保持抛光状态以使接触点的摩擦最小。弯曲强度测试装置有关的形状、尺寸和位置按图2中的规定。F可动压头φ=10. 5土0. 5试样-d支架图2夸曲强度测试装置6.5.2测试在中心位置测量匱棒试样直径的最大值及最小值，精确到0, 02mm，计算时取两个读数的算术平均值.将试样对称地横放在固定支架上，两个可动压头放于试样上，作用力的方向与试样轴线垂直，然后以20~50N/s的速事稳定地增加负荷，直至试样破坏。6.5.8计算弯曲强度按公式(2)计算。16FaR,- na式中: Rr- -弯曲强度，N/mm';F一破坏负荷，N;a- -固定支架和相近的可动压头之间的距离，mm; .d-试样直径，nm,6.6弹性模量按本标准第6. 6. 1~6.6.3条所述方法中的任一种方法测试。注，极据目物测试条件，擒荐用第6.6.1条所述的方法。6.6.1动态法A:蔽击法6.6.1.1测试仪器1JB 5890- 91薇击式动弹模量测定仪,主要由传惠器、放大器、信号判定单元、计数电路等部分组成,利用在20~30kHz范围内试样的弯曲振动来确定弹性模量。6.6.1.2测试测量试样的长度、高度和宽度，精确到0. 02mm.试样称量准确到0. 1g.将试样放于支座上(如图8),试样支承点离端面距离为0. 2241。敲击点和测试点选择在试样中间，蔽击点在试样的上方,测试点位于试样长度的中点处，测试面应与敲击面成90°角。传感器与试样之间的间距2~ 3mom ,传感器上的色标应朝向蔽击方向。放好试样后,打开仅器的电源开关,在数码管全部显示为零时进行测量。蔽击时不得损坏试样。对每一个试样测量10个以上的R值(仪表读数),取其算术平均值,计算该试样的弹性模量。敲击点传感器测试点色标试样支座可中中3.2242 22410.51国3蔽击法测试示意图6.6.1.3计算按公式(3)计算弹性模量:bR*式中:E- -弹性模量，GPalm-试样质量， gi形状因数，由所用仪器形状因數表查出:b一试样宽度，mm;R--仪表读数。6.6.2动态法B:复合共振法6.6.21测试仪器符合GB 7962. 23规定的复合共振法测量装置，6.6.2.2测试按GB 7962. 23的规定进行。6.6.2.3计算试样的纵向振动固有频率fi和弹性模量E分别按公式(4)和公式(5)计算。f=f+ M(fc- fo) ......式中:5- - 试样纵向振动的固有频率,Hz;fa一-纵向振子的固有 频率,Hz;f,- -试样与振子的纵向复合共振频率,Hz;Mo - -纵向石英振子的质量.g;M,--试样的质量,gi1JB 5890-91Er--弹性模量(扬氏模量) ,GPaρ一- 试样的密度,g/cm';Ir一测量杨氏模量的试样长度,mm.6.6.3静态法6.6.3.1测试设备如第6.5.1条规定的弯曲试验机。附有一灵敏装置，能以适量梢确度测量微小形变。6.6.3.2测试.按第6.5.2条所述将试样放在试验机内,施加一定的力进行测量,记录其对应的最大形变值。6.6.3.3计算弹性模量可由承受弯曲负荷的试样的形变测量值按下列公式计算:情况1:作为试样最大形变值J的函数E= ET(31*- 4a)X 10~* ........48/1情况2;作为试样沿着两个可动压头垂线方向产生的平均形变的函数E=-式中:E- -弹性模量，GParF一试样承受的总的力，N;固定支架和相近的可动压头间的距离，mm;I一固定支架间的距离，mim;f--试样的最大形变，mm;p- -试样沿着两个可动压头垂线方向产生的平均形变，mm;.慣性矩，mm*.(对于圆彩截面: 1=，其中d--试样直径mm.)6.7密度密度的测试按GB 5432进行。6.8线膨胀系數6.8.1测试仪器以直接法或微分法测定的任何测试精度为土0.2X 10~K-1的仪得均可使用。6.8.2测试在室温20士5C下测量试样长度1。准确到士0. 0011 o。试样装入仅器后,在20~300C温度范围内测量试样的长度变化Ol。温度及温度差测量准确刊1K。加热速率不大于5K/min.6.8.3 计算平均线膨胀系数按公式(8)计算。十......................... (8)l。. Ot式中:a- - 平均线膨胀系数，10-9K-';1。一-室温下试样的长度,mm;△1一试样在指定温度范围内的长度变化,mm;.0t--测定试样长度变化时的温度差,K;a.--仪器的校正系数，10~*K-'.6.9转变温度6.9.1测试仪器如第6.8.1条规定的膨胀系数测试仪器。20JB 5890-916.9.2 试样测试前试样必须在比假定转变温度T,约高30K的温度下加热退火，然后以大约1K/min的速率冷却到比假定转变温度T.低100K的温度,再以后的冷却速率不作规定。6.9.3 测试从300C或低于300C的温度起，以5土1K/min的速率加热试样，连续测量温度和长度变化，直到试样缩短为止。画出整个温度范围内膨胀对温度的曲线，在拐点上下画出两条和曲线相吻合的直线，然后延长直线直到相交,交点所对应的温度T,即为转变温度(见图4)。mm"试样长度缩短T温度100200300400500600 700 C图4转变温度、 加热曲线7测试数据和结果表示7.1对试样进行测试后应有:a. 试样的测试值X, , ..... X。;b;.试样测试值的算术平均值又 ;nm式中: X-每个试样的测试值:n--试样数。e.试样测试值的 标准整S(仅在测试个数n≥3时)。.S-I 2(x.-X); .(10)n-1式中符号同式(9)。7.2异常值的判断和处理7.2.1平均线膨胀系数、转变温度、密度、t4o的测试值与该组试样测试值的算术平均值的绝对误差超过表4规定的误差范围时,判断该测试值为异常值。对于击穿强度，弯曲强度，弹性模量的测试值，其最大相对误差超过表4规定的误差范围时，也判断为异常值。最大相对误差(Re)按公式(11)计算。x..(或X)-X、Re(%)=X 100.......... (11)9'JB 5890-91式中，Xx.和X一分别表示 每组测试值中的最大值与最小值。表4测量值的误差范围测试项目误差范围测试项误兼范围平均线膨胀系数士0. 1X10*K'击穿强度土15%转受温度土2C奇曲强度:密度士0.01g/em'弹性棋量:Aase土1C7.2.2在一组测试值中应刷除异常值，剩下的测试值继续按7.2.1条检验异常值，若无异常值则检验终止。异常值的个数超过一组测试值个敷的1/3时应重新取样测试。7.2.3介质损耗角正切、相对介电常數和体积电阻率的测试值分别按GB 1409和GB 1410的规定处理。7.3除另有规定外， 以一组试样测试值经处理后的算术平均值表示该项测试的结果，7.4表示测试结果的算术 ￥均值按表5所示位敷和GB 8170进行修约。标准差取二位有效数字。表5数值修约规定数值您约位弗击穿强度kV/mm修约间隔为1相对介电常数修约成二位有效位数介质损耗角正切,10-体积电阻本为100MO●cm时的温度,它您约到“十”数位的0.5单位弩曲强度,MPn弹性模量,GPa密度g/em'您约间隔为0.01平均线影胀系数,10-K-1修约间隔为0.1转变温度，口.修约到“十”数位的0.5单位8试验报告试验报告应包括如下内容:且试样名称、来源规格和数量:b.测试项目:e.测试仪器设备 名称、塑号:d.测试的环境条件:c.试样 的测试值、测试结果及标准差;t. 测试单位、人员、日期。附加说明: .本标准由全国绝缘子标准化技术委员会提出,由机械电子工业部西安电瓷研究所归口.本标准由南京电瓷总厂负责起草。本标准主要起草人胡水根、黄桂荣.本标准委托西安电瓷研究所负责解释.22