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第一章作业
1-1 解释下列术语
（ 1）气体中的自持放电；（ 2）电负性气体；
（ 3）放电时延；（ 4） 50% 冲击放电电压；（ 5）爬电比距。
答：（1）气体中的自持放电：当外加电场足够强时，即使除去外界电离因子，气体中的放电仍然能够维持的现象；
（ 2）电负性气体：电子与某些气体分子碰撞时易于产生负离子，这样的气体分子组成的气体称为电负性气体；
（ 3）放电时延：能引起电子崩并最终导致间隙击穿的电子称为有效
电 子，从电压上升到静态击穿电压开始到出现第一个有效电子所需的时间称为统计时延，出现有效电子到间隙击穿所需的时间称为放电形成时延，二者之和称为放电时延；
（ 4）50% 冲击放电电压：使间隙击穿概率为 50% 的冲击电压，也称为
50% 冲击击穿电压；
（ 5）爬电比距：爬电距离指两电极间的沿面最短距离，其与所加电
压的比值称为爬电比距，表示外绝缘的绝缘水平，单位 cm/kV 。
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1-2 汤逊理论与流注理论对气体放电过程和自持放电条件的观点有何不同？这两种理论各适用于何种场合？
答：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使阴极表面逸出电子，逸出电子是维持气体放电的必要条件。所逸出的电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。流注理论认为形成流注的必要条件是电子崩发展到足够的程度后，电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸，流注理论认为二次电子的主要来源是空间的光电离。
汤逊理论的适用范围是短间隙、低气压气隙的放电；流注理论适用于高气压、长间隙电场气隙放电。
1-3 在一极间距离为 1cm 的均匀电场电场气隙中，电子碰撞电离系数 α=11cm-1 。今有一初始电子从阴极表面出发，求到达阳极的电子崩中的电子数目。
解：到达阳极的电子崩中的电子数目为
na e d e11 1 59874
答：到达阳极的电子崩中的电子数目为 59874 个。
第一章
1‐1
极化种类 电子式极化 离子式极化 偶极子极化 夹层极化
产生场合
所需时间
能量损耗
无 几乎没有
有 有
产生原因 束缚电子运行轨道偏
移 离子的相对偏移 偶极子的定向排列 自由电荷的移动
任何电介质-15 s 离子式结构电介质-13 s 极性电介质-10～10-2 s
多层介质的交界面-1 s～数小时
1‐4
金属导体 气体，液体，固体
电导形式 （自由电子）电子电导
电导率γ很大
（自由电子、正离子、负离子、杂质电导、自身离解、杂质、离子） γ很小
离子电导 ρ很大
金属导电的原因是自由电子移动；电介质通常不导电，是在特定情况下电
离、化学分解或热离解出来的带电质点移动导致。 1‐6 由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达5～10min。 补充：
图中C1 代表介质的无损极化（电子式和离子式极化），C2 —R2 代表各种有损极化，而R3则代表电导损耗。
图1－4－2中，Rlk为泄漏电阻；Ilk为泄漏电流；Cg为介质真空和无损极化所形成的电容；Ig为流过Cg的电流；Cp为无损极化所引起的电容；Rp为无损极化所形成的等效电阻；Ip为流过Rp－Cp支路的电流，可以分为有功分量Ipr和无功分量Ipc。
Jg为真空和无损极化所引起的电流密度，为纯容性的；Jlk为漏导引起的电流密度，为纯阻性的；Jp为有损极化所引起的电流密度，它由无功部分Jpc和有功部分Jpr组成。容性电流Jc与总电容电流密度向量J之间的夹角为δ，称为介质损耗角。介质损耗角简称介损角δ，为电介质电流的相角领先电压相角的余角，功率因素角ϕ的余角，其正切tgδ称为介质损耗因素，常用％表示，为总的有功电流密度与总无功电流密度之比。
1、电子极化具有以下四种类型：电子位移极化；离子位移极化；转向极化；空间电荷极化。
2、电子位移极化
电场中的所有电介质内都从在电子位移极化，它是弹性的并不引起能量损耗，完成极化的时间极短，该时间已于可见光相近；
单元粒子的电子极化电矩与温度有关，温度的变化只是通过介质密度的变化（即介质单位体积中粒子数的变化）才使介质的电子位移极化率发生变化。
3、离子位移极化
在大多数情况下，离子位移极化有微量的能量损耗。电介质的离子位移极化率随温度的升高而略有增大。这是由于温度升高时电介质的体积膨胀，离子间的距离增大，离子间相互作用的弹性力减弱的结果。
4、 转向极化
外电场愈强，极性分子的转向定向就愈充分，转向极化就愈强烈。转向极化的建立需较长的时间。并伴有能量损耗。
5、空间电荷极化
以上三种极化都是带电质点的弹性位移或转向形成的
空间电荷极化的机理与上述不同，它是由带电质点（电子或正、负离子）的移动而形成的；
在电场作用下，带电质点在电介质中移动时可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在电介质中新的分布从而产生电矩。这种极化称为空间电荷极化。
5、 气体介质的相对介电常数
由于气体物质分子间的距离相对很大，即气体的密度很小，气体的极化率也就很小，故一切气体的相对介电常数都接近于1。
任何气体的相对介电常数均随温度的升高而减小，随压力的增大而增大，但其影响过程都很小。
6、中性液体介质
中性液体介质的相对介电常数不大，其值在1.8~2.8范围内；
7、极性液体介质
低温时分子间的黏附力强，转向较难，转向极化对介电常数的贡献较小，随着温度的升高，分子间的黏附力减弱，转向极化对介电常数的贡献就较大，介电常数随之增大；另一方面，温度升高时，分子的热运动加强，对极性分子定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成，所以当温度进一步升高时介电常数反而趋向减小。
⾼电压技术总复习
第⼀章电介质的极化、电导和损耗
⼀、掌握电介质极化的基本形式及特点
（1）极化：电介质中的带电质点在电场作⽤下沿电场⽅向作有限位移现象。
（2）电⼦位移极化：负电荷的作⽤中⼼与正电荷的作⽤中⼼不再重合
主要特点：1、极化所需时间极短；2、极化具有弹性，不产⽣能量损耗；3、温度对极化的影响较⼩。
（3）离⼦位移极化：在外电场E作⽤下，正、负离⼦将发⽣⽅向相反的偏移，使平均偶极矩不再为零，介质呈现极化。
离⼦式极化的特点：1、极化过程极短；2、极化具有弹性，⽆能量损耗；3、温度对极化有影响：
（4）偶极⼦极化：在外电场的作⽤下，偶极⼦受到电场⼒的作⽤⽽发⽣转向，顺电场⽅向作有规律的排列，靠电极两表⾯呈现出电的极性。
偶极⼦式极化的特点：1、极化所需时间极长，故极化与频率有较⼤的关系；2、极化属⾮弹性，有能量损耗；3、温度对极化影响很⼤：极性⽓体介质具有负的温度系数；
（5）空间电荷极化：是带电质点（电⼦或正、负离⼦）的移动形成的。最典型的空间电荷极化是夹层极化。
夹层极化的特点：1、极化所需时间长，故夹层极化只有在低频时才有意义。具有夹层绝缘的设备断开电源后，应短接进⾏彻底放电以免
危及⼈⾝安全，⼤容量电容器不加电压时也应短接；2、极化涉及电荷的移动和积聚，所以必然伴随能量损耗。⼆、介质的相对介电常数
ε0 ——真空的介电常数=8.86×10-14F/cm
三、掌握电介质损耗的基本概念、介质损耗因数tanδ概念采⽤介质损耗⾓正切tanδ作为综合反映电介质损耗特性优劣的⼀个指标，测量和监控各种电⼒设备绝缘的tanδ值已成为电⼒系统中绝缘预防性试验的最重要项⽬之⼀。
第⼆章⽓体放电的物理过程
⼀、掌握⽓体中带电粒⼦的产⽣和消失1 ⽓体中带电质点的产⽣途径：电⼦获得⾜够的能量跳出最外层轨道，成为⾃由电⼦。产⽣带电离⼦的过程称为电离（游离），它是⽓体放电的⾸要前提。
⼀是⽓体本⾝发⽣电离（游离）；⼆是⽓体中的固体或液体⾦属发⽣表⾯电离（游离）。
