高電壓的測(cè)量
本章核心概念：
標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)與認(rèn)可測(cè)量系統(tǒng)，擴(kuò)展不確定度,，測(cè)量球隙，電阻分壓器,，電容分壓器,，阻容分壓器,，匹配阻抗，階躍響應(yīng),，反擊,，屏蔽與抗干擾
7.1 高電壓測(cè)量基本概念
7.1.1 概論
測(cè)量高電壓擊穿的難度較大，有許多測(cè)量低電壓時(shí)不存在的新問(wèn)題,。高電壓下必須嚴(yán)格重視儀器設(shè)備和人身安全,、做好防護(hù)措施；在測(cè)量較高電壓時(shí)不僅有泄漏的影響,，還有電暈的影響,；在交流電壓和沖擊電壓下有雜散參數(shù)的影響，沖擊電壓下還要求良好的階躍響應(yīng)特性,；電壓高達(dá)數(shù)兆伏時(shí),，難度更大。
高電壓擊穿的測(cè)量可從測(cè)量方法和測(cè)量對(duì)象兩個(gè)角度去分析,，表7-1綜合了高電壓測(cè)量體系中的高電壓測(cè)量具體方法和測(cè)量對(duì)象,，并給出了方法的適用性。
高電壓測(cè)量包括穩(wěn)態(tài)高電壓測(cè)量和沖擊高電壓測(cè)量,。穩(wěn)態(tài)高電壓是指交流高電壓和直流高電壓以及頻率在一定范圍以?xún)?nèi)的高頻高壓或脈動(dòng)成分很大的直流高壓,。在高電壓測(cè)量中，除采用測(cè)量球隙等直接測(cè)量法外,，還經(jīng)常采用多種轉(zhuǎn)換裝置的間接測(cè)量方法,。常用分壓器就是由高壓臂阻抗和低壓臂阻抗組成的一種轉(zhuǎn)換裝置，其他例如電壓互感器及電流互感器也是轉(zhuǎn)換裝置,。通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置將被測(cè)的量轉(zhuǎn)變成指示儀表或記錄儀器所能指示或記錄的量,。
7.1.2 高電壓測(cè)量系統(tǒng)
有關(guān)高電壓擊穿試驗(yàn)技術(shù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T16927.2-2013和GB／T16927.4-2014中，把用來(lái)進(jìn)行高電壓擊穿或沖擊電流測(cè)量的整套裝置稱(chēng)為測(cè)量系統(tǒng),。測(cè)量系統(tǒng)通常包括以下組件：轉(zhuǎn)換裝置,、轉(zhuǎn)換裝置接到試品或電流回路的引線(xiàn)、接地連線(xiàn),、轉(zhuǎn)換裝置的輸出端接到指示或記錄儀器的連接系統(tǒng)等,，其中包括了所有的衰減、終端,、匹配阻抗或網(wǎng)絡(luò)、指示或記錄儀器及其接到電源的連線(xiàn),。

IEC60060-2：2010和GB／T16927.2-2013都把測(cè)量系統(tǒng)分為兩類(lèi)：標(biāo)準(zhǔn)（reference）測(cè)量系統(tǒng)和認(rèn)可的測(cè)量系統(tǒng)（approved measuring system）,。前者具有更高的測(cè)量準(zhǔn)確度，可用以與后者進(jìn)行比對(duì)并加以校準(zhǔn),。實(shí)驗(yàn)室中一般使用認(rèn)可的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量工作,。本書(shū)中所敘述到的測(cè)量的不確定度的要求,，除特殊說(shuō)明外，均指對(duì)認(rèn)可的測(cè)量系統(tǒng)的要求,。在高電壓試驗(yàn)中,，測(cè)量的不確定度用擴(kuò)展不確定度來(lái)描述。擴(kuò)展不確定度是確定測(cè)量結(jié)果區(qū)間的量,，被測(cè)量之值分布的大部分可望包含于此區(qū)間中,，它的覆蓋率小于100%。
為文字簡(jiǎn)潔,，不做特殊說(shuō)明時(shí),，將“認(rèn)可的測(cè)量系統(tǒng)"簡(jiǎn)稱(chēng)為“測(cè)量系統(tǒng)"。
7.1.3 交直流高電壓的測(cè)量
本章所說(shuō)的穩(wěn)態(tài)高電壓,，主要是指工頻交流高電壓和直流高電壓,。但本節(jié)所述及的測(cè)量方法或裝置，有的也可用于頻率在一定范圍之內(nèi)的其他穩(wěn)態(tài)高電壓,。
對(duì)交流電壓有效值的測(cè)量,，和對(duì)直流電壓算術(shù)平均值的測(cè)量，都要求擴(kuò)展不確定度不超過(guò)±3％,；測(cè)量直流電壓的紋波幅值時(shí),，要求其擴(kuò)展不確定度不超過(guò)±10％的紋波幅值或±1％的直流電壓平均值。對(duì)測(cè)量交流電壓和直流電壓的算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng),，都要求擴(kuò)展不確定度不超過(guò)±1％,。

電力運(yùn)行部門(mén)測(cè)量交流高電壓是通過(guò)電壓互感器和電壓表來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但這種方法在高電壓實(shí)驗(yàn)室中用得不多,，因?yàn)楦唠妷簩?shí)驗(yàn)室中所要測(cè)量的電壓值往往比現(xiàn)有電壓互感器的額定電壓高得多,，特制一個(gè)超高壓的電壓互感器是比較昂貴的，所以采用別的方法來(lái)測(cè)量交流高電壓,。有下列幾種：
（1）利用氣體放電測(cè)量交流,、直流高電壓，例如測(cè)量球隙,；
（2）利用靜電力測(cè)量交流,、直流高電壓，例如靜電電壓表,；
（3）利用整流電容電流測(cè)量交流高電壓,，例如峰值電壓表；
（4）利用整流充電電壓測(cè)量交流高電壓,，例如峰值電壓表,。
上述（1）和（2）可用來(lái)直接測(cè)量穩(wěn)態(tài)高電壓，（3）和（4）是間接測(cè)量的方法,。
各種測(cè)量?jī)x表的量程是有限度的,，常常通過(guò)分壓器來(lái)擴(kuò)大儀表的量程,。即使被測(cè)電壓的大部分電壓降降落在分壓器的高壓臂上，測(cè)量?jī)x表測(cè)得的僅是低壓臂上的電壓降,，再乘上分壓比即可得被測(cè)電壓,。
光纖技術(shù)在電工領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛。光導(dǎo)纖維本身是絕緣材料,，因此光纖技術(shù)應(yīng)用在高電壓測(cè)量時(shí),，可無(wú)雜散和電磁干擾的影響，具有很大的*性,。在進(jìn)行穩(wěn)態(tài)電壓測(cè)量時(shí),，無(wú)頻率特性的要求，只要注意選用溫度特性良好的光電元件,，就比較容易滿(mǎn)足測(cè)量準(zhǔn)確度的要求,。光電測(cè)量高電壓需要用其他測(cè)量方法加以校正。
7.1.4 沖擊高電壓的測(cè)量
沖擊電壓,，無(wú)論是雷電沖擊電壓或操作沖擊電壓,，均為快速變化或較快速變化的一種電壓。測(cè)量沖擊電壓的整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)包括其中的電壓轉(zhuǎn)換裝置和指示,、記錄及測(cè)量?jī)x器必須具備良好的瞬態(tài)響應(yīng)特性,。一些適宜于測(cè)量穩(wěn)態(tài)或慢過(guò)程（如直流和交流電壓）的測(cè)量系統(tǒng)不一定適宜于或根本不可能測(cè)量沖擊電壓。沖擊電壓的測(cè)量包括峰值測(cè)量和波形記錄兩個(gè)方面,。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的沖擊電壓測(cè)量系統(tǒng)的要求是：
（1）測(cè)量沖擊全波峰值的擴(kuò)展不確定度為±3％范圍內(nèi),。
（2）測(cè)量沖擊截波的擴(kuò)展不確定度取決于截?cái)鄷r(shí)間Tc。當(dāng)0.5μs≤Tc<2 μs時(shí),，擴(kuò)展不確定度在±5％范圍內(nèi),；當(dāng)T≥2 μs時(shí)，擴(kuò)展不確定度在±3％范圍內(nèi),。
（3）測(cè)量沖擊波形時(shí)間參數(shù)（如波前時(shí)間,、半峰值時(shí)間、截?cái)鄷r(shí)間等）的擴(kuò)展不確定度在±10％范圍內(nèi),。
實(shí)驗(yàn)室中對(duì)沖擊高電壓的測(cè)量有如下幾種方法：
（1）球隙法 直接測(cè)高電壓峰值的一種方法,。
（2）分壓器-峰值電壓表 只測(cè)峰值，不測(cè)波形,，或同時(shí)用示波器觀(guān)測(cè)波形,。
（3）分壓器-示波器（或數(shù)字記錄儀）可同時(shí)測(cè)出峰值及波形。在采用數(shù)字式示波器或數(shù)字記錄儀時(shí),，可立即獲得峰值和時(shí)間參數(shù)值,，并可打印出波形。
（4）光電測(cè)量法 采用光電轉(zhuǎn)化技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)的測(cè)量法。有的仍需與分壓器配合,，有的則不需要分壓器，測(cè)量系統(tǒng)中具有專(zhuān)門(mén)的傳感器或電容探頭,。

7.2 球隙放電法測(cè)量高電壓
7.2.1 測(cè)量球隙
1．球隙法
應(yīng)用兩個(gè)金屬球空氣間隙放電電壓與球隙距離的關(guān)系來(lái)測(cè)量高電壓的方法稱(chēng)作球隙放電法,。空氣只有在一定的電場(chǎng)強(qiáng)度下,，才能發(fā)生碰撞電離,。均勻電場(chǎng)下空氣間隙的放電電壓與間隙距離具有一定的關(guān)系，可以利用間隙放電來(lái)測(cè)量電壓,。能實(shí)際應(yīng)用的均勻電場(chǎng)不易做到,，只能做到接近于均勻電場(chǎng)。測(cè)量球隙由一對(duì)相同直徑的金屬球構(gòu)成,。加電壓時(shí),，球隙間形成稍不均勻電場(chǎng)。當(dāng)其余條件相同時(shí),，球間隙在大氣中的擊穿電壓取決于球間隙的距離,。對(duì)一定球徑，間隙中的電場(chǎng)隨距離的增長(zhǎng)而越來(lái)越不均勻,。被測(cè)電壓越高,，間隙距離越大，要求球徑也越大,，這樣才能保持稍不均勻電場(chǎng),。由于測(cè)量球并不是處在無(wú)限大空間里，外物及大地對(duì)球間電場(chǎng)有影響,，所以很難用靜電場(chǎng)理論來(lái)計(jì)算球間的電場(chǎng)強(qiáng)度和擊穿電壓,，因此測(cè)量球隙的放電電壓主要靠試驗(yàn)來(lái)決定。
早在20世紀(jì)初,，許多國(guó)家的高電壓試驗(yàn)室利用靜電電壓表,、峰值電壓表等方法求得各種球徑的球在不同球間隙距離時(shí)的穩(wěn)態(tài)擊穿電壓，又利用分壓器和示波器求得其沖擊擊穿電壓,。1938年國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）綜合各國(guó)試驗(yàn)室的試驗(yàn)數(shù)據(jù)制訂出測(cè)量球隙放電電壓的標(biāo)準(zhǔn)表,，給出了在一定的周?chē)h(huán)境及氣溫、氣壓條件下某一直徑的球的間隙放電電壓峰值,。1960年IEC對(duì)1938年頒布的標(biāo)準(zhǔn)表作了修正,，到2002年IEC對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)表又作了修正（見(jiàn)IEC 60052：2002），對(duì)應(yīng)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 311.6-2005,。
球隙法可用于交流電壓,、直流電壓、標(biāo)準(zhǔn)全波沖擊電壓（包括雷電沖擊和操作沖擊）峰值的測(cè)量,。另外,，也可以用它測(cè)量較高頻率下的衰減和不衰減交流電壓,，但對(duì)頻率值和電壓值有一定的限制。因球隙放電是與電壓峰值相關(guān)的,，所以測(cè)量的是電壓的峰值,。
2．球隙結(jié)構(gòu)與測(cè)量條件
當(dāng)金屬球間隙距離S與球直徑D之比大于0.5時(shí)，其放電電壓數(shù)值的準(zhǔn)確性較差,。要達(dá)到球隙所能達(dá)到的測(cè)量準(zhǔn)確度,，其結(jié)構(gòu)和使用條件必須符合IEC或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 311.6-2005的規(guī)定，如圖7-1（在圖7-1中表明了垂直球需保證的部分尺寸,，另有水平球間隙,，本書(shū)從略）所示，還需進(jìn)行氣壓,、溫度和濕度的校正,，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)表上提供的放電電壓值是處在溫度為20℃和大氣壓力為101.3kPa及平均絕對(duì)濕度為8.5g·m-3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的數(shù)值。在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下利用球隙放電進(jìn)行電壓測(cè)量時(shí),，實(shí)際放電電壓值由從標(biāo)準(zhǔn)表中查出的數(shù)值乘以空氣相對(duì)密度校正因數(shù)δ和濕度校正因數(shù)K,，詳見(jiàn)GB／T 311.6-2005，或本書(shū)的3.1節(jié),。
測(cè)量球的標(biāo)準(zhǔn)球徑D為2cm,、5cm、6.25cm,、10 cm,、12.5 cm、15 cm,、25cm,、50 cm、75 cm,、100cm,、150cm和200cm；間隙距離S從0.05cm到150cm,?？蓽y(cè)的電壓峰值從幾千伏到近2000kV。球隙放電電壓與球直徑和球隙距離的對(duì)應(yīng)關(guān)系,，詳細(xì)查閱 IEC 60052：2002和國(guó)標(biāo)GB／T 311.6-2005的球隙放電標(biāo)準(zhǔn)表,。
3．預(yù)放電與照射
球隙測(cè)量電壓的可靠性取決于測(cè)量結(jié)果的分散性。有兩個(gè)因素影響放電的分散性：一是球面的塵污,；二是球隙間空氣電離不充分,。

垂直測(cè)量球隙

前者使放電電壓降低。如果空氣中有灰塵或纖維物質(zhì)，則會(huì)產(chǎn)生不正常的破壞性放電,。因此在取得前后一致的數(shù)據(jù)以前,，必須進(jìn)行多次預(yù)放電。在放電電壓值相對(duì)穩(wěn)定后,，再開(kāi)始測(cè)量計(jì)數(shù),。
后者使放電電壓升高。前者對(duì)交,、直流和沖擊電壓的影響一樣，后者在沖擊電壓下影響更為突出,。放電必須由有效自由電子來(lái)觸發(fā),，交、直流電壓變化慢,，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),，不難在間隙中出現(xiàn)有效自由電子。沖擊電壓變化快,，一霎即逝,，要在這樣短暫瞬間正好出現(xiàn)有效自由電子比較困難。當(dāng)測(cè)量電壓較高,，所用球徑較大,，間隙所占空間較大時(shí)，出現(xiàn)有效自由電子比較容易,；當(dāng)測(cè)量電壓較低,，所用球徑較小，間隙所占空間較小時(shí),，出現(xiàn)有效自由電子比較困難,。所以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡所用球徑小于12.5cm或測(cè)量電壓低于50kV,，都必須用γ射線(xiàn)或紫外線(xiàn)照射,，即用人工方法使間隙中空氣電離。一種方法是用石英水銀燈所產(chǎn)生的紫外線(xiàn)照射球隙的擊穿點(diǎn),，要求石英水銀燈的功率不小于35W,，電流不小于1A，燈離球有一定距離,，希望不因此接地物的存在而影響放電電壓,。這項(xiàng)有關(guān)照射的規(guī)定，對(duì)測(cè)量沖擊和穩(wěn)態(tài)高壓都是適用的,，且對(duì)于前者作用更為明顯,。
7.2.2 球隙法測(cè)量交直流高電壓
符合球尺寸和諸多使用條件的規(guī)定后，在交流電壓下測(cè)量的擴(kuò)展不確定度可在±3％范圍以?xún)?nèi)。在直流電壓測(cè)量時(shí),，由于靜電吸力的作用,，灰塵和纖維對(duì)放電分散性的影響較大。因此,，測(cè)量直流高電壓時(shí),，當(dāng)球隙距離不大于0.4D時(shí)，若沒(méi)有過(guò)多的灰塵或纖維的影響,，測(cè)量的不確定度將在±5％范圍以?xún)?nèi),。
在用球間隙測(cè)量交流和直流電壓時(shí)，經(jīng)常需在球間隙上串聯(lián)一個(gè)保護(hù)電阻,。以測(cè)量交流電壓為例,，其正確的接線(xiàn)圖如圖2所示。

圖2 測(cè)量球隙接線(xiàn)圖
圖中R1是保護(hù)變壓器用的電阻,；而R2是與球隙串聯(lián)R2
C.一試品,；G一球隙

的保護(hù)電阻。R2的作用有兩方面：一方面可用它來(lái)限制球隙放電時(shí)流過(guò)球極的短路電流,，以免球極燒傷而產(chǎn)生麻點(diǎn),；另一方面當(dāng)試驗(yàn)回路出現(xiàn)刷狀放電時(shí)，可減少或避免由此產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓所造成的球間隙的異常放電,，也就是用此電阻來(lái)阻尼局部放電時(shí)連接線(xiàn)電感,、球隙電容和試品電容等所產(chǎn)生的高頻振蕩。R2應(yīng)放在圖示的位置上,，使流過(guò)試品的電容電流或泄漏電流（視交流或直流電壓而定）不在R2上產(chǎn)生壓降,。
為了限流和阻尼，要求R2大一些,；但為了避免由R22上壓降引起的測(cè)量誤差,，要求R2小一些。對(duì)于測(cè)量直流和工頻交流電壓,，IEC推薦此電阻值為100kΩ或更大些,；對(duì)于更高頻率的交流電壓，由于間隙的電容效應(yīng)而引起的充電電流可使該電阻上的壓降影響變大,，因此應(yīng)適當(dāng)減小此阻值,。
另外，球直徑越大,，允許的每伏電壓的電阻值越小,，這有兩個(gè)原因：第一，球徑大,，它的面積也大,，熱容量大,，而且散熱好；第二,，球徑大,，球間電容大，電容電流也大,。直徑200cm的球,，測(cè)量電壓為1000kV（有效值）時(shí)，電容電流約0.025A（有效值）,。若保護(hù)電阻取500kΩ,，則電阻上的壓降約為12kV，其絕對(duì)值雖約占被測(cè)電壓的1％,；但是由于電阻壓降與球隙電容壓降相角差為90°,，因此球隙實(shí)際上仍幾乎受到全部的被測(cè)電壓，即誤差極小,。
在預(yù)放電后，最后測(cè)量的交直流電壓值應(yīng)取3次連續(xù)測(cè)量值的平均值,，其偏差不超過(guò)3％,。
7.2.3 球隙法測(cè)量沖擊高電壓
球隙測(cè)量交直流電壓時(shí)的許多規(guī)定，仍適用于沖擊電壓測(cè)量,，本節(jié)只介紹一些特點(diǎn),。沖擊電壓測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，在測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)全波,、波尾截?cái)嗟臉?biāo)準(zhǔn)波時(shí),，峰值電壓的測(cè)量擴(kuò)展不確定度不應(yīng)大于3％，球隙是能滿(mǎn)足此要求的,。
一般間隙的沖擊放電電壓高于交流和直流的放電電壓,，沖擊比大于1。因?yàn)榍蛳妒巧圆痪鶆螂妶?chǎng),，它的伏秒特性大體上是條水平線(xiàn),，沖擊比等于1。所以IEC標(biāo)準(zhǔn)將球隙的沖擊放電電壓和交,、直流放電電壓并列在一張表中,，但表中所列是50％放電電壓值。
測(cè)量交,、直流電壓時(shí),，球隙必須串有很大阻值的保護(hù)電阻，以保護(hù)球面和防止振蕩,，沖擊放電時(shí)間很短,，不需要保護(hù)球面,，而且放電前經(jīng)過(guò)球隙的電容電流較大，如果串聯(lián)電阻過(guò)大,，就會(huì)影響測(cè)量結(jié)果,。但也不能不串接電阻，因?yàn)槿杂蟹乐惯^(guò)電壓的問(wèn)題,，一般規(guī)定串聯(lián)電阻以不超過(guò)500Ω為宜,。
球隙的沖擊放電電壓是有分散性的，在經(jīng)過(guò)2～3次預(yù)放電以后才逐漸趨向穩(wěn)定值,。所謂穩(wěn)定值仍是一個(gè)較小范圍內(nèi)的分散值,，所以球隙采用50％放電電壓法來(lái)測(cè)量沖擊電壓。所謂球隙的50％放電電壓值是指在此電壓作用下,，所用球間隙的放電概率為50％,。一種簡(jiǎn)單的做法是，例如使某一沖擊電壓作用到某一球隙距離上,，10次中若有5次放電，5次不放電,，則此沖擊電壓為該球隙距離的50％放電電壓,。但要在10次中正好有5次放電、5次不放電,，實(shí)踐中有困難,，所以有規(guī)定認(rèn)為，如果10次中能有4次放電,、6次不放電,；或6次放電、4次不放電則都可算作50％放電電壓,。概率本身代表多次事件中出現(xiàn)的頻率,，次數(shù)少了不一定準(zhǔn)確。很有可能,，即使電壓,、距離都不變，這10次中的放電概率與后10次中的不很相同,，但如果次數(shù)多了,，還是可能得出一準(zhǔn)確的電壓與放電概率的關(guān)系。
不僅球隙測(cè)量用50％放電電壓,，所有自恢復(fù)絕緣,，只要它的放電分散情況符合正態(tài)分布規(guī)律，都可采用50％放電電壓,。確定50％放電電壓的方法分多級(jí)法和升降法等,。

1．多級(jí)法
如圖7-3所示,，用多級(jí)法求某一間隙的50％放電電壓時(shí)，可向此間隙逐級(jí)施加電壓U,，每級(jí)電壓施加10～20次,，電壓級(jí)數(shù)不少于4級(jí)。求得在該電壓下的放電概率,，然后在正態(tài)概率紙上標(biāo)出相應(yīng)于U的概率點(diǎn),。如此做4~5點(diǎn)，即可得出一條擬合直線(xiàn),，由此直線(xiàn)可求得對(duì)應(yīng)于P=50%的U值,，即為50％放電電壓Uso。一般認(rèn)為在P=20%~80%范圍內(nèi)P與U近似為直線(xiàn)關(guān)系,，在P=50%~80%％做一點(diǎn)及P＝20％～50％做一點(diǎn),，連成直線(xiàn)即可求得U50。又從正態(tài)概率紙上求得P為15.86％以及84.14％點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的U值,，此兩點(diǎn)中任何一點(diǎn)和U50%之差,，即標(biāo)準(zhǔn)偏差σ。

電壓與放電概率

2．升降法
確定50％放電電壓U5o的另一種方法為升降法,。用升降法時(shí)，先預(yù)估該間隙50％放電電壓,，并取ΔU=（1％～6％）U'為升降電壓級(jí)差。對(duì)間隙施加電壓U',，不放電則下次升一級(jí),，施加U'+ΔU，否則降一級(jí),，施加U'-ΔU,，每次都以前一次放電與否作為電壓降或升的依據(jù)，從第一個(gè)有用點(diǎn)起連續(xù)加壓20～40次（一般不超過(guò)40次）,。如果U'選得過(guò)低，可能前幾次都是耐受,，這些數(shù)據(jù)是無(wú)效的,，一直要電壓升到出現(xiàn)第一次擊穿,，才可能算第一個(gè)有用的電壓值,；反之，若U'選得過(guò)高,，則一直要電壓降到出現(xiàn)第一次耐受才可能算第一個(gè)有用的電壓值,。為了減小由于U'取值不當(dāng)引起的誤差，最初的至少有兩次電壓值不計(jì)入運(yùn)算,。且在任何情況下,，所取的第一次有用的電壓值與U50相差不應(yīng)大于2ΔU。試驗(yàn)過(guò)程中,，為避免前一次放電的影響,，每次加壓時(shí)間間隔不小于30s。
U₅₀可按式（1）求得

式中,，U1為某一次試驗(yàn)電壓值,；m為自第一個(gè)有效電壓開(kāi)始的連續(xù)的總加壓次數(shù)。

7.2.4 球隙法測(cè)量高電壓的優(yōu)缺點(diǎn)
測(cè)量球隙作為一種高電壓測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是：
（1）可以測(cè)量穩(wěn)態(tài)高電壓和沖擊電壓的幅值,，幾乎是直接測(cè)量超高電壓的設(shè)備,。
（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易自制或購(gòu)買(mǎi),，不易損壞,。
（3）有一定的準(zhǔn)確度，一般認(rèn)為測(cè)量交流及沖擊電壓時(shí)的擴(kuò)展不確定度可在±3％以?xún)?nèi),。
測(cè)量球隙的缺點(diǎn)是：
（1）測(cè)量時(shí)必須放電,，放電時(shí)將破壞穩(wěn)定狀態(tài)，可能引起過(guò)電壓,。
（2）測(cè)量較費(fèi)時(shí)間,。除了因?yàn)橐ㄟ^(guò)多次放電進(jìn)行測(cè)量外，施壓過(guò)程也不能太快,。開(kāi)始應(yīng)施加相當(dāng)?shù)头档碾妷?，使不致因開(kāi)關(guān)操作瞬間產(chǎn)生球隙放電；然后也應(yīng)緩慢升壓,，以使在球隙放電瞬間,，低壓側(cè)儀表能夠準(zhǔn)確地讀數(shù)。
（3）實(shí)際使用中,，測(cè)量穩(wěn)態(tài)電壓要進(jìn)行多次放電,，測(cè)量沖擊電壓要用50％放電電壓法,，手續(xù)都較麻煩,。
（4）要校正大氣條件。
（5）被測(cè)電壓越高,，球徑越大,，目前已有用到直徑為3m的銅球，不僅本身越來(lái)越笨重,，而且影響建筑尺寸,。從發(fā)展的角度來(lái)看,，測(cè)量球隙的使用將越來(lái)越少。
（6）一般來(lái)說(shuō),，測(cè)量球隙不宜用于室外,。實(shí)踐證明，由于強(qiáng)氣流以及灰塵,、砂土,、纖維和高濕度的影響，球隙在室外使用時(shí)常會(huì)產(chǎn)生異常放電,。
盡管測(cè)量球隙具有上述缺點(diǎn),，IEC及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定，它是一種能以規(guī)定的準(zhǔn)確度來(lái)測(cè)量高電壓的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量裝置,。此外,，標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了可采用棒-棒間隙來(lái)測(cè)量直流高壓，并可用它作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量裝置來(lái)校核未認(rèn)可的測(cè)量裝置,。在滿(mǎn)足一定條件的情況下,，它的測(cè)量不確定度估計(jì)小于3％。