脉知技术固态变压器高压测试方案
一、概述
本方案针对固态变压器（SST）在研发、型式试验及出厂检验阶段的高压测试需求，依据IEC 62477-2、IEC 60071-1、GB/T 1094.4、GB/T 1094.11等标准，利用脉知技术（Meastek）自研的高压探头、罗氏线圈及高精度电流传感器等核心产品，对固态变压器进行全面的电压测量与电流测量，验证其绝缘性能、电气参数及运行可靠性。
二、测试依据标准
| 标准编号 | 适用范围 |
| IEC 62477-2 | 高压电力电子变换系统安全要求 （AC>1000V / DC>1500V） |
| IEC 60071-1 | 绝缘配合——定义与原则 |
| GB/T 1094.4 | 电力变压器——雷电冲击与操作冲击试验 |
| GB/T 1094.11 | 电力变压器——绝缘水平与绝缘试验 |
| IEC 60243 | 绝缘材料介电强度试验 |
| IEEE 1547-2018 | 分布式能源并网标准 |
三、脉知技术产品方案
3.1 电压测量设备
| 设备型号 | 量程 | 带宽 | 精度 | 适用场景 |
| MDP4000K 高压差分探头 | ±12kV ~ ±20kV | 50MHz | 1% | 中压侧电压测量 |
| MDP5000 高压差分探头 | ±700V ~ ±7000V | 70~200MHz | 1% | 低压侧高频电压波形测量 |
3.2 电流测量设备
| 设备型号 | 量程 | 带宽 | 精度 | 适用场景 |
| UHCT系列超高频柔性电流探头 | 0.03kA ~ 60kA | 50MHz | 2% | 高频电流波形、脉冲电流、浪涌电流测量 |
| MCTH系列高精度电流传感器 | 60A ~ 10000A | 50/100kHz | 0.01% | 稳态电流精密测量、效率计算 |
| MCTU系列超高精度电流传感器 | 200A ~ 5000A | 100~500kHz | 0.001% | 实验室级精密电流测量 |
| MCTL系列电流传感器 | 60A ~ 4000A | 50/100kHz | 0.1% | 常规电流监测 |
3.3 辅助设备
（1）多通道示波器（≥4通道，采样率≥2.5GS/s，存储深度≥100Mpts）
（2）高压试验变压器（耐压测试用）
（3）局部放电检测仪
（4）雷电冲击电压发生器（1.2/50μs标准波形）
（5）数据采集与记录系统
四、电压测试方案
4.1 工频耐压试验
测试目的：验证SST主绝缘对工频过电压的耐受能力。
测试方法：
4.1.1 将SST高压侧端子短接，低压侧端子短接
4.1.2 在高压侧与地之间施加工频试验电压
4.1.3 试验电压值按IEC 62477-2确定（如10kV系统：28kV rms）
4.1.4 加压时间60秒，观察有无击穿或闪络
脉知设备配置：
（1）使用 超高压差分探头 监测实际施加电压波形
（2）使用 高精度差分探头 进行电压校准
判定标准：试验过程中无击穿、无闪络，试验后绝缘电阻合格。
4.2 雷电冲击耐压试验
测试目的：验证SST绝缘耐受雷电过电压的能力（BIL基本绝缘水平）。
测试方法：
4.2.1 施加标准雷电冲击电压波形（1.2/50μs）
4.2.2 按设备绝缘等级施加峰值电压（如10kV系统：75kV峰值）
4.2.3 正负极性各施加3次，记录波形
脉知设备配置：
（1）使用 MDP4000K 高压差分探头（50MHz带宽）捕捉冲击波形细节
（2）使用 UHCT系列柔性电流探头（50MHz带宽）监测冲击过程中的电流响应
判定标准：无击穿，波形无异常畸变，截波时间符合要求。
4.3 局部放电测量
测试目的：检测SST内部高频隔离变压器及绝缘系统的局部放电水平。
测试方法：
4.3.1 在1.3倍额定电压下进行局放测量
4.3.2 记录局放起始电压（PDIV）和局放熄灭电压（PDEV）
4.3.3 在额定电压下测量局放量
脉知设备配置：
（1）使用 MDP5000 高压差分探头（200MHz带宽）配合局放检测仪
（2）使用 MCTH高精度电流传感器（0.01%精度）监测局放脉冲电流
判定标准：局放量≤10pC（按IEC 62477-2要求）。
4.4 输入/输出电压特性测试
测试目的：验证SST在不同工况下的电压稳定性和调节能力。
测试方法：
| 测试项目 | 测试条件 | 测量参数 |
| 空载电压测试 | 输入额定电压，输出开路 | 输入电压Uin、输出电压Uout |
| 负载电压调整率 | 0%~100%额定负载 | 输出电压变化ΔU |
| 输入电压波动测试 | 80%~120%额定输入电压 | 输出电压稳定性 |
| 动态响应测试 | 负载突变（25%→100%） | 电压恢复时间、超调量 |
脉知设备配置：
（1）高压侧：超高压差分探头
（2）中压侧：高压差分探头
（3）低压侧：高压差分探头（±7000V，200MHz带宽捕捉动态响应）
判定标准：
（1）电压调整率≤±1%
（2）输出电压波动≤±2%
（3）动态恢复时间≤5ms
五、电流测试方案
5.1 空载电流测试
测试目的：测量SST空载运行时的励磁电流，评估铁芯及高频变压器状态。
测试方法：
5.1.1 高压侧施加额定电压，低压侧开路
5.1.2 运行30分钟，待电流稳定后记录
5.1.3 计算空载电流百分比
脉知设备配置：
（1）使用 MCTL系列电流传感器（0.1%精度，适合小电流精密测量）
（2）使用 UHCT系列柔性电流探头（50MHz带宽）监测电流波形谐波成分
判定标准：空载电流百分比≤5%。
5.2 负载电流测试
测试目的：验证SST在额定负载及不同负载率下的电流输出能力。
测试方法：
| 负载率 | 测试时长 | 测量内容 |
| 25% | 30min | 输入/输出电流有效值、波形 |
| 50% | 30min | 输入/输出电流有效值、波形 |
| 75% | 30min | 输入/输出电流有效值、波形 |
| 100% | 60min | 输入/输出电流有效值、波形、温升 |
| 110% | 30min | 过载电流能力验证 |
脉知设备配置：
（1）高压侧交流电流：UHCT系列柔性电流探头（60kA峰值，50MHz带宽）
（2）低压侧直流电流：MCTH系列高精度电流传感器（0.01%精度）
（3）精密校准：MCTU系列超高精度电流传感器（0.001%精度）
判定标准：
（1）额定负载下电流稳定，无明显畸变
（2）输出纹波≤1%
（3）过载110%运行30分钟无保护动作
5.3 高频电流波形测试
测试目的：测量SST内部高频DC-DC变换环节的电流波形，用于损耗分析与效率评估。
测试方法：
5.3.1 在SST内部高频隔离变压器原边/副边接入电流探头
5.3.2 测量高频开关电流的幅值、频率、占空比
5.3.3 分析电流波形中的谐波成分和开关尖峰
脉知设备配置：
（1）使用 UHCT系列超高频柔性电流探头（50MHz带宽，3.5mm线径，适合狭小空间）
（2）配合高带宽示波器（≥500MHz）进行波形采集
判定标准：
（1）电流波形无异常振荡
（2）开关尖峰幅度≤额定电流的20%
（3）谐波畸变率≤5%
5.4 短路电流与过流保护测试
测试目的：验证SST在故障工况下的短路电流耐受能力和保护动作特性。
测试方法：
5.4.1 输出侧短路，记录短路电流波形
5.4.2 验证保护电路动作时间
5.4.3 评估设备短路耐受能力
脉知设备配置：
（1）使用 UHCT系列柔性电流探头（60kA峰值，无磁饱和特性，适合大电流测量）
（2）使用 MDP4000K 高压差分探头监测短路过程中的电压变化
判定标准：
（1）保护动作时间符合设计要求
（2）短路电流峰值在设备耐受范围内
（3）故障消除后设备可恢复正常运行
5.5 纹波电流测试
测试目的：测量SST直流输出侧的纹波电流成分。
测试方法：
5.5.1 在额定负载下，使用高带宽电流探头测量输出直流电流
5.5.2 使用示波器的FFT功能分析纹波频谱
5.5.3 记录纹波电流峰峰值和有效值
脉知设备配置：
（1）使用 MCTH系列高精度电流传感器（50/100kHz带宽，0.01%精度）
（2）使用 UHCT系列柔性电流探头（50MHz带宽）捕捉高频纹波成分
判定标准：输出纹波电流≤额定电流的1%。
六、测试判定标准汇总
| 测试项目 | 判定标准 |
| 工频耐压 | 无击穿、无闪络 |
| 雷电冲击耐压 | 无击穿，波形正常 |
| 局部放电量 | ≤10pC |
| 空载电流百分比 | ≤5% |
| 电压调整率 | ≤±1% |
| 输出电压波动 | ≤±2% |
| 输出纹波 | ≤1% |
| 动态恢复时间 | ≤5ms |
| 绝缘电阻 | ≥100MΩ |
| 效率（额定负载） | ≥95% |
七、脉知技术产品优势总结
1、全量程覆盖：从低压精密测量（MCTU，0.001%精度）到超高压测量，脉知产品线完整覆盖SST测试全场景。
2、高频性能优异：UHCT系列柔性电流探头带宽达50MHz，MDP5000差分探头带宽达200MHz，满足SST高频开关信号的精确捕捉需求。
3、无磁饱和特性：罗氏线圈原理的电流探头无磁饱和现象，可准确测量60kA级的宽范围电流，特别适合SST短路电流和浪涌电流测试。
4、高精度校准能力：HDP6000K（0.1%精度）和MCTU系列（0.001%精度）可作为测试系统的计量基准，确保整套测试方案的数据可信度。
5、灵活安装：柔性罗氏线圈线径仅3.5mm，适合SST内部狭小空间的高频电流测量，无需断开被测电路，非接触式测量保障操作安全。