一、核心验证原则与准备工作

1. 安全前置：
   • 所有测试需由具备高压电工证、电子检测资质的专业人员操作，佩戴绝缘手套、护目镜，站在绝缘垫上进行；
   • 测试前断开设备主电源，对高压电容等储能元件进行完全放电（用专用放电棒放电≥30 秒），并移除负载端敏感元件（如传感器、MCU），仅保留保护电路与模拟负载（如大功率电阻）。
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2. 仪器配置：
   需准备以下专业设备，确保数据采集精度：

   测试维度	核心仪器	精度要求
   过压 / 过流	可调高压电源（0-10kV）、可编程电流源（0-100A）、示波器（带宽≥100MHz）	电压 ±0.1%、电流 ±0.2%、时间 ±1μs
   温度保护	高低温环境箱（-40℃~150℃）、红外测温仪（分辨率 0.1℃）、热电偶（精度 ±0.5℃）	温度 ±0.3℃、响应时间 ±0.1s
   漏电保护	剩余电流发生器（0-500mA）、毫秒计时器（精度 ±0.1ms）	电流 ±1mA、时间 ±0.01ms
   EMC 防护	浪涌发生器（符合 GB/T 17626.5）、传导 / 辐射骚扰测试系统	浪涌电压 ±5%、骚扰值 ±1dBμV

3. 场景模拟原则：
   • 按 “单一故障→复合故障→极端故障” 的顺序测试，先验证单级保护有效性，再验证多级配合逻辑；
   • 每个测试场景重复 3 次，确保保护响应的一致性（如 3 次过压测试中，保护触发阈值偏差需≤±5%）。

二、过压保护机制验证（三级钳位）

1. 初级保护（MOV+GDT）验证

• 模拟场景：雷击浪涌（1.2/50μs 电压波）、电网过压（持续 10 秒超压 120%）；
• 测试步骤：
  1. 用浪涌发生器向电源输入端施加 ±4kV（线 - 地）、±2kV（线 - 线）浪涌电压，示波器接入 MOV 两端，记录钳位电压与响应时间；
  2. 用可调高压电源将输入电压升至额定值的 1.2 倍（如额定 400V 升至 480V），持续 10 秒，观察 GDT 是否动作（导通电流≥100mA）、MOV 是否无击穿（绝缘电阻≥100MΩ）；
• 合格标准：
  • 浪涌钳位电压≤MOV 额定电压的 1.5 倍（如 470V MOV 钳位≤705V），响应时间≤20ns；
  • 120% 超压 10 秒后，MOV 无漏液、鼓包，GDT 动作后能自动复位（断电后绝缘电阻恢复≥1000MΩ）。

2. 次级保护（TVS 管）验证

• 模拟场景：高频瞬态过压（10/1000μs 电压波，幅值 2 倍额定电压）；
• 测试步骤：
  1. 移除初级 MOV（避免干扰），用脉冲信号发生器向次级电路施加 2 倍额定电压的瞬态脉冲（如 5V 电路施加 10V，持续 1000μs）；
  2. 示波器同步记录 TVS 两端电压与电流，计算钳位电压、通流量；
• 合格标准：
  • 钳位电压≤后级器件最大耐压（如 5V 芯片 TVS 钳位≤6V），通流量≥10A（持续 1000μs）；
  • 测试后 TVS 反向漏电流≤1μA（额定电压下），无击穿短路。

3. 末级保护（齐纳管 + LC 滤波）验证

• 模拟场景：精密电路过压（电压波动 ±15%）；
• 测试步骤：
  1. 向末级电路输入额定电压的 85%~115%，用直流稳压电源调节电压梯度（每步 5%）；
  2. 用数字万用表测量齐纳管输出电压，记录滤波后电压波动值；
• 合格标准：
  • 输出电压波动≤±5%（如 5V 电路波动≤0.25V），齐纳管无过热（温度≤60℃）；
  • LC 滤波网络对 1kHz 以上干扰的衰减≥20dB（用频谱分析仪测量）。

三、过流保护机制验证（三级切断）

1. 初级保护（快速保险丝）验证

• 模拟场景：电源短路（电流≥10 倍额定电流）；
• 测试步骤：
  1. 用可编程电流源向电路注入 10 倍额定电流（如额定 10A 注入 100A），计时器记录保险丝熔断时间；
  2. 重复测试 3 次，更换不同批次保险丝，验证一致性；
• 合格标准：
  • 熔断时间≤10ms（避免短路能量损坏其他元件），熔断后保险丝两端绝缘电阻≥100MΩ；
  • 3 次测试熔断时间偏差≤±2ms，无 “断不开” 或 “误熔断”（如注入 1.2 倍额定电流时不熔断）。

2. 次级保护（数字过流继电器）验证

• 模拟场景：过载（1.2~5 倍额定电流，持续不同时长）；
• 测试步骤：
  1. 注入 1.2 倍额定电流，记录继电器动作时间（反时限特性应符合设计：如 1.2 倍时≥10 秒，5 倍时≤0.5 秒）；
  2. 触发保护后，断开故障电流，验证继电器 “手动复位” 功能（需输入密码或物理按键，不可自动恢复）；
• 合格标准：
  • 动作电流阈值偏差≤±5%（如设定 36A，实际动作电流 34.2~37.8A）；
  • 保护触发后，主电路断电时间≤0.1 秒，无 “拒动” 或 “误动”（如 1.1 倍额定电流时不动作）。

3. 分支保护（自恢复保险丝）验证

• 模拟场景：分支电路过载（1.5~3 倍分支额定电流）；
• 测试步骤：
  1. 向分支电路（如电机、电磁阀回路）注入 1.5 倍额定电流，记录自恢复保险丝动作时间（应≤5 秒）；
  2. 断开故障电流，等待 10 分钟，验证保险丝 “自恢复”（电阻从高阻态≤1kΩ 恢复至低阻态≤10Ω）；
• 合格标准：
  • 动作电流偏差≤±10%（如设定 7.5A，实际动作电流 6.75~8.25A）；
  • 重复 “过载 - 恢复” 10 次后，保险丝无性能衰减（动作时间变化≤20%）。

四、温度保护机制验证（三级响应）

1. 一级保护（风扇启动）验证

• 模拟场景：环境温度梯度升高（从 25℃升至 80℃，每 5℃停留 5 分钟）；
• 测试步骤：
  1. 将设备放入高低温环境箱，用热电偶贴在电容、功率管表面，记录温度；
  2. 观察风扇启动温度（设计阈值如 70℃），用风速仪测量风扇转速（应≥5m/s）；
• 合格标准：
  • 风扇启动温度偏差≤±2℃（如设定 70℃，实际启动温度 68~72℃）；
  • 温度降至 65℃（滞后 5℃）时，风扇转速降至 30%（避免频繁启停）。

2. 二级保护（功率降额）验证

• 模拟场景：持续高温（85℃，持续 30 分钟）；
• 测试步骤：
  1. 环境箱升温至 85℃，记录设备输出功率（设计降额至 50% 额定功率）；
  2. 用功率分析仪测量降额后功率，观察蜂鸣器 / LED 报警状态（应持续报警，音量≥85dB）；
• 合格标准：
  • 功率降额偏差≤±5%（如额定 100W，降额后 47.5~52.5W）；
  • 温度持续 85℃时，无元件过热（表面温度≤100℃）。

3. 三级保护（紧急停机）验证

• 模拟场景：极端高温（125℃，温度保险丝额定值）；
• 测试步骤：
  1. 环境箱快速升温至 125℃，记录温度保险丝熔断时间（应≤10 秒）；
  2. 熔断后测量主电路通断状态（应完全断电，绝缘电阻≥100MΩ）；
• 合格标准：
  • 熔断温度偏差≤±5℃（如设定 125℃，实际熔断温度 118.75~131.25℃）；
  • 熔断后无火花、冒烟，设备外壳无变形。

五、漏电保护机制验证（分级检测）

1. 分支保护（快速型 RCD）验证

• 模拟场景：分支电路剩余电流（10~30mA）；
• 测试步骤：
  1. 用剩余电流发生器向分支电路注入 10mA、20mA、30mA 剩余电流，记录 RCD 动作时间；
  2. 测试 “断零、断相” 故障下的 RCD 响应（应仍能正常动作）；
• 合格标准：
  • 30mA 剩余电流时动作时间≤0.1 秒，10mA 时不动作（避免误触发）；
  • 断零 / 断相时，动作电流偏差≤±10%，无 “拒动”。

2. 干线保护（延时型 RCD）验证

• 模拟场景：干线剩余电流（100~300mA）；
• 测试步骤：
  1. 断开分支 RCD，向干线注入 100mA、200mA、300mA 剩余电流，记录干线 RCD 动作时间；
  2. 恢复分支 RCD，注入 200mA 剩余电流（分支 RCD 额定 30mA），验证分支 RCD 先动作（≤0.1 秒），干线 RCD 不动作；
• 合格标准：
  • 300mA 剩余电流时动作时间≤0.3 秒，100mA 时不动作；
  • 级间配合无越级：分支故障时干线 RCD 不触发，分支失效时干线 RCD 能后备保护。

六、系统级联验证（复合故障与 EMC）

1. 复合故障验证：
   • 模拟 “过压 + 过流” 叠加（如输入电压 120%+ 负载短路），验证初级 MOV 先吸收浪涌，保险丝再切断短路电流，无元件损坏；
   • 模拟 “高温 + 漏电” 叠加（85℃环境 + 20mA 剩余电流），验证分支 RCD 先动作，温度保护同步降额，无保护冲突。
2. EMC 防护验证（需在专业实验室进行）：
   • 浪涌抗扰度：施加 GB/T 17626.5 规定的 ±4kV（线 - 地）浪涌，保护电路应正常触发，设备无死机、元件无损坏；
   • 传导骚扰抑制：按 GB/T 17626.6 测试，电源端口传导骚扰≤40dBμV（150kHz~30MHz），保护电路无误触发；
   • 辐射骚扰抑制：按 GB/T 17626.3 测试，30~1000MHz 频段辐射骚扰≤34dBμV/m，保护电路参数无漂移。

七、长期稳定性验证（老化与寿命）

1. 高温老化：将设备置于 60℃环境箱，连续运行 1000 小时，每 24 小时触发 1 次过压、过流、温度保护，记录响应参数；
   • 合格标准：1000 小时后，保护阈值偏差≤±10%，元件无鼓包、漏液。
2. 冷热循环：-40℃~85℃循环 50 次（每次循环 12 小时），测试后验证所有保护机制仍能正常触发；
   • 合格标准：循环后，RCD 动作时间变化≤20%，保险丝熔断特性无衰减。

八、合规性验证（认证与标准）

1. 安全认证：通过 GB 4706.1-2024《家用和类似用途电器的安全》认证，保护电路需满足 “防触电、防过热、防机械危险” 要求；
2. EMC 认证：通过 GB/T 17626 系列标准测试，取得 EMC 合格证书；
3. 生态合规：设备功能仅限 “驱离”（如声光、超声波），禁止涉及捕猎，保护电路验证需提交林业部门备案（如涉及野外使用）。

九、验证记录与文档留存

• 测试日期、人员、仪器型号与校准证书；
• 每个保护维度的 “场景描述、测试数据、合格标准、判定结果”；
• 异常情况记录（如某次过压测试中 TVS 钳位电压超标，需分析原因并整改后重新测试）；
• 验证报告需由第三方检测机构签字确认（如需市场准入）。

总结