本发明提供了一种换流变压器阀侧套管的频域介电响应测量系统，所述测量系统包括控温模块、高压频域介电响应测量模块，所述高压频域介电响应测量模块包括信号输出和采集单元、信号放大单元和信号监测分析单元，所述高压频域介电响应测量模块可实现宽范围变温下高压频域介电响应测量，易于在复杂现场环境下开展测量，本发明还提供了换流变阀侧套管的频域介电响应测量方法，本发明具有测量温度可宽范围调节，以及抗电磁干扰能力强的优点，为超特高压大尺寸换流变阀侧套管的绝缘检测提供了有效检测手段。