重庆大学电气学院 高电压技术双语课课后作业 自己做的,仅供参考
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大气压长空气间隙气体的放电现象（如在大气条件下）。pd=26.66kPa.cm。
1.2 气体放电中，形成先导过程的条件是什么？ 先导过程是在流注理论的基础上，由于正负极间距国产，流注不足以贯穿两极的情况下，
电子通过通道根部进入电极，由于剧烈摩擦产生高温，出现热游离过程。
流注时而产生时而熄灭，逐级推进的现象。其条件就是电极间距离比较长或者电源可供的 电量不足。
The impulse voltage is a kind of full lighting impulse voltage whose front time is 1.2μs. And its time to half-value is 50μs. There is a kind impulse voltage called lighting impulse voltages chopped on tails which means the impulse voltage will be chopped by external factor after 2μs to 5μs. The parameters of chopping time can be different according to different situation. And in fact, the 1.2/50 impulse has allowable deviations containing ±3% in peak value, T1 ±30% in front time and T2 ±20% in half-value time.
1.5 标准大气条件下气隙中的起晕电压约是多少？ 由皮克公式可以计算出标准大气条件下气隙中的起晕电压： 0.298 ������������,������=������������,������ = 21.4������������1������2 (1 + √������0������ ) , ������������
当温度升高时，极性介质分子联系减弱，偶极子转向变得容易，从而极性加强；但是当 分子运动过于剧烈时，又会妨碍他们有规律的运动，导致了极性减弱。因此，随着温度的增 加，介电常数一般先增大，后减小。
3、 常用电介质按极性强弱分类，并指出他们在常温、工频电压下的介电常数约为多少？
Page 38 of the textbook: 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.8, 1.9, 1.13, 1.16 Note: Solutions in English of the problemsof 1.8, 1.13, and 1.16 are required
1.1 气体放电的汤逊理论与流注理论的主要区别？它们各自的使用范围？ （1）汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极 表面后产生的电子溢出。流注理论认为形成放电通道的的二次电子主要来源于空间的光电离。 （2）汤逊理论适用于均匀电场中低气压小间隙下的放电现象。流注理论适用于均匀电场中
1.4 什么是电晕放电？它有何效应？试列举工程上所采用的各种防晕措施？ （1）电晕放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放电是最常见的一种气体放电形式。、 当曲率较大的导体电极 (即尖端) 远离其他导体时,电极附近形成的强电场将促使气体分子产生 电离,并引起气体的放电和发光，这种局部放电现象为电晕放电。 （2）发生电晕时在电极周围可以看到光亮 ，并伴有咝咝声。电晕放电的起始电压小于击 穿电压。电晕放电会引起能量的损耗，同时放电的脉冲现象产生高频脉冲电流，并包含许多高次 谐波，对无线电会造成较大的干扰。同时电晕放电会使臭氧及氮氧化物生成。损伤和腐蚀气体中
由于������0=∞，������为空气相对密度=1,m1=0.8~1.0,m2=0.8~1.0
1.8 国家标准对各种实验电压波形的要求是怎样的？为什么要这样规定？
The national standard GB-311-93 rules the lighting impulse voltage and switching impulse voltage used in test.
1.9 什么是气隙的伏秒特性？它是如何制作的？ 对于某一定的电压波形，必须用电压峰值和击穿时间共同表达。工程上用气隙上出现的电 压最大值与放电时间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性，成为气隙的伏秒特性。 伏秒特性由实验方法求取。对同一间隙，施加一系列标准波形的冲击电压，使间隙击穿， 用示波图来求取。以间隙上曾经出现的电压峰值为纵坐标，以击穿时间为横坐标，得伏秒特性上 的一点。升高电压，击穿时间减小，电压甚高时可在波头击穿，此时击穿时间为横坐标，击穿时 电压为纵坐标得伏秒特性上又一点。当每级电压下只有一个击穿时间，可根据定义绘出伏秒特性 曲线。但由于击穿时间具有分散性，在每级电压下可得一系列击穿时间。实际的伏秒特性曲线是 带状区域的一簇曲线。
1.13 试小结各种提高气隙击穿电压的方法，并指出适用于何种条件？ We can improve electric strength of gas gaps containing improving electric field homogeneity in gas gaps and wakening ionization in gas gaps to enhance the breakdown voltage of gas gaps. there are three main ways To improve electric field homogeneity. we can improve electrode configuration containing increasing radiuses of curvature of electrodes, smoothening the surface of electrodes and eliminating the sharp edges of electrodes. Besides, we can decrease diameters of conductor lines in a certain range because the space charge generated by the corona discharge may improve field distribution in gas gaps. Another way is that we can set barriers in non-uniform filed. There are also three main ways to waken ionization in gas. First, we can increase the gas pressure and keep the surface of electrode smooth, clean and dry. Second, we can make the gaps in vacuum, which cause collision ionization impossible. Third, we can use high electric strength gases like SF6 to fill the gas gaps.
1.16 试小结提高沿面放电电压的各种方法，并指出适用于何种条件。 We can increase surface flashover voltage by using umbrella skirt of insulation to be a barriers and using metal grading rings as shields. Improving the hydrophobicity improvement of dielectric surfaces can also have a great effect. Besides, we can use the application of semiconductor coating and fix surface potential by using additional electrodes.
（3）偶极子式极化（orientation polarization）发生在极性介质中，无外电场时，极性介 质分子处于热运动装中，对外不显极性；当有外电场时，极性介质分子将沿着电场方向定向 排列，对外呈现极性。该过程时间较长；介电常数与频率和温度都有关。
（4）夹层极化（interface polarization）发生在介质的分界面上。该过程特别缓慢，且有 能量损耗，是非弹性的极化。
Chapter 2 Page 56 of the textbook: 2.1, 2.2, 2.3, 2.7, 2.8, 2.9 Note: Solutions in English of the problems of 2.7, 2.8, and 2.9 are required.
1、试比较电介质中各种计划的性质 （1）电子式极化（electronic polarization），存在任何电介质中，发生的原因是在外电场
作用下，外层电子轨道相对于原子核发生了位移，使正负电荷作用中心不再重合，对外呈现 一个电偶极子的状态。该过程时间极短，在各种频率皆可发生，因撤去电场作用后可以恢复 原状，所以有弹性，不耗能量。
（2）离子式极化（ionic polarization）发生在离子型的电介质中，无外电场时，离子对 的偶极矩相互抵消；当外界有电场施加时，正负离子轻微地发生了相反方向偏移，平均偶极 矩形成电矩，产生了这种极化现象。该过程属于可恢复的弹性极化，几乎不耗能量。
2、极性液体或者极性固体电介质的介电常数和温度、频率的关系如何？
在极性电介质中，频率增加时，由于材料内部一定的阻力，偶极子来不及旋转，就会形
成一种驰豫，产生能量损耗。所以总的来说，随着频率的升高，介电常数r 一般减小。 电压频率对极性介质的εr 影响,εr 随频率的增高而上升，频率很高时，其
1.2 气体放电中，形成先导过程的条件是什么？ 先导过程是在流注理论的基础上，由于正负极间距国产，流注不足以贯穿两极的情况下，
电子通过通道根部进入电极，由于剧烈摩擦产生高温，出现热游离过程。
流注时而产生时而熄灭，逐级推进的现象。其条件就是电极间距离比较长或者电源可供的 电量不足。
The impulse voltage is a kind of full lighting impulse voltage whose front time is 1.2μs. And its time to half-value is 50μs. There is a kind impulse voltage called lighting impulse voltages chopped on tails which means the impulse voltage will be chopped by external factor after 2μs to 5μs. The parameters of chopping time can be different according to different situation. And in fact, the 1.2/50 impulse has allowable deviations containing ±3% in peak value, T1 ±30% in front time and T2 ±20% in half-value time.
1.5 标准大气条件下气隙中的起晕电压约是多少？ 由皮克公式可以计算出标准大气条件下气隙中的起晕电压： 0.298 ������������,������=������������,������ = 21.4������������1������2 (1 + √������0������ ) , ������������
当温度升高时，极性介质分子联系减弱，偶极子转向变得容易，从而极性加强；但是当 分子运动过于剧烈时，又会妨碍他们有规律的运动，导致了极性减弱。因此，随着温度的增 加，介电常数一般先增大，后减小。
3、 常用电介质按极性强弱分类，并指出他们在常温、工频电压下的介电常数约为多少？
Page 38 of the textbook: 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.8, 1.9, 1.13, 1.16 Note: Solutions in English of the problemsof 1.8, 1.13, and 1.16 are required
1.1 气体放电的汤逊理论与流注理论的主要区别？它们各自的使用范围？ （1）汤逊理论认为电子碰撞电离是气体放电的主要原因，二次电子来源于正离子撞击阴极 表面后产生的电子溢出。流注理论认为形成放电通道的的二次电子主要来源于空间的光电离。 （2）汤逊理论适用于均匀电场中低气压小间隙下的放电现象。流注理论适用于均匀电场中
1.4 什么是电晕放电？它有何效应？试列举工程上所采用的各种防晕措施？ （1）电晕放电是气体介质在不均匀电场中的局部自持放电是最常见的一种气体放电形式。、 当曲率较大的导体电极 (即尖端) 远离其他导体时,电极附近形成的强电场将促使气体分子产生 电离,并引起气体的放电和发光，这种局部放电现象为电晕放电。 （2）发生电晕时在电极周围可以看到光亮 ，并伴有咝咝声。电晕放电的起始电压小于击 穿电压。电晕放电会引起能量的损耗，同时放电的脉冲现象产生高频脉冲电流，并包含许多高次 谐波，对无线电会造成较大的干扰。同时电晕放电会使臭氧及氮氧化物生成。损伤和腐蚀气体中
由于������0=∞，������为空气相对密度=1,m1=0.8~1.0,m2=0.8~1.0
1.8 国家标准对各种实验电压波形的要求是怎样的？为什么要这样规定？
The national standard GB-311-93 rules the lighting impulse voltage and switching impulse voltage used in test.
1.9 什么是气隙的伏秒特性？它是如何制作的？ 对于某一定的电压波形，必须用电压峰值和击穿时间共同表达。工程上用气隙上出现的电 压最大值与放电时间的关系来表征气隙在冲击电压下的击穿特性，成为气隙的伏秒特性。 伏秒特性由实验方法求取。对同一间隙，施加一系列标准波形的冲击电压，使间隙击穿， 用示波图来求取。以间隙上曾经出现的电压峰值为纵坐标，以击穿时间为横坐标，得伏秒特性上 的一点。升高电压，击穿时间减小，电压甚高时可在波头击穿，此时击穿时间为横坐标，击穿时 电压为纵坐标得伏秒特性上又一点。当每级电压下只有一个击穿时间，可根据定义绘出伏秒特性 曲线。但由于击穿时间具有分散性，在每级电压下可得一系列击穿时间。实际的伏秒特性曲线是 带状区域的一簇曲线。
1.13 试小结各种提高气隙击穿电压的方法，并指出适用于何种条件？ We can improve electric strength of gas gaps containing improving electric field homogeneity in gas gaps and wakening ionization in gas gaps to enhance the breakdown voltage of gas gaps. there are three main ways To improve electric field homogeneity. we can improve electrode configuration containing increasing radiuses of curvature of electrodes, smoothening the surface of electrodes and eliminating the sharp edges of electrodes. Besides, we can decrease diameters of conductor lines in a certain range because the space charge generated by the corona discharge may improve field distribution in gas gaps. Another way is that we can set barriers in non-uniform filed. There are also three main ways to waken ionization in gas. First, we can increase the gas pressure and keep the surface of electrode smooth, clean and dry. Second, we can make the gaps in vacuum, which cause collision ionization impossible. Third, we can use high electric strength gases like SF6 to fill the gas gaps.
1.16 试小结提高沿面放电电压的各种方法，并指出适用于何种条件。 We can increase surface flashover voltage by using umbrella skirt of insulation to be a barriers and using metal grading rings as shields. Improving the hydrophobicity improvement of dielectric surfaces can also have a great effect. Besides, we can use the application of semiconductor coating and fix surface potential by using additional electrodes.
（3）偶极子式极化（orientation polarization）发生在极性介质中，无外电场时，极性介 质分子处于热运动装中，对外不显极性；当有外电场时，极性介质分子将沿着电场方向定向 排列，对外呈现极性。该过程时间较长；介电常数与频率和温度都有关。
（4）夹层极化（interface polarization）发生在介质的分界面上。该过程特别缓慢，且有 能量损耗，是非弹性的极化。
Chapter 2 Page 56 of the textbook: 2.1, 2.2, 2.3, 2.7, 2.8, 2.9 Note: Solutions in English of the problems of 2.7, 2.8, and 2.9 are required.
1、试比较电介质中各种计划的性质 （1）电子式极化（electronic polarization），存在任何电介质中，发生的原因是在外电场
作用下，外层电子轨道相对于原子核发生了位移，使正负电荷作用中心不再重合，对外呈现 一个电偶极子的状态。该过程时间极短，在各种频率皆可发生，因撤去电场作用后可以恢复 原状，所以有弹性，不耗能量。
（2）离子式极化（ionic polarization）发生在离子型的电介质中，无外电场时，离子对 的偶极矩相互抵消；当外界有电场施加时，正负离子轻微地发生了相反方向偏移，平均偶极 矩形成电矩，产生了这种极化现象。该过程属于可恢复的弹性极化，几乎不耗能量。
2、极性液体或者极性固体电介质的介电常数和温度、频率的关系如何？
在极性电介质中，频率增加时，由于材料内部一定的阻力，偶极子来不及旋转，就会形
成一种驰豫，产生能量损耗。所以总的来说，随着频率的升高，介电常数r 一般减小。 电压频率对极性介质的εr 影响,εr 随频率的增高而上升，频率很高时，其
