兆瓦级加速器直流高压电源

综合考虑各类直流高压电源可达到的电压等级，实现原理以及维护方便因素，我们的电源采用三

相变压器接桥式整流电路型，在每个次级线饼后接硅堆整流，将整流后电压叠加形成 1.2MV 直流高 压输出。

由于电源主体结构为三相变压器型，在功率上并没有限制，只要增大铁芯的截面积就会增加电源 的功率容量。闭合的磁路提高了能量转换效率，可达到 90％以上。

为了保证电压输出的稳定度，我们的电源次级采用星－三角交替联结，使电压波动由原来的每周 期六脉动增加为十二脉动，理论上电压的不稳定度小于 2％。

1.2 绝缘介质的选用

鉴于以往一些采用油绝缘的加速器直流高压电源发生过绝缘方面的故障，综合考虑运行安全和减 少占地面积等因素，我单位目前设计的电源采用高压 SF6 气体作为绝缘介质。这样既提高了耐压等级， 又极大的减轻了设备的重量。每次设备维护仅需将 SF6 气体排放到储气钢桶中，就可对设备进行检修。 只要保证设备的良好密封就可以实现电源的稳定运行。

1.3 绝缘结构确定的原则

由于 SF6 气体对电场不均匀性要求较高，因此三芯柱采用等边三角形结构以达到均匀电场的目的。 同时，在整个电源中也将尽量使电极形式为同轴圆筒电极，整个电源内部不存在尖角。根据工程计算 式，在 0.8Mpa 压力下，SF6 气体的击穿场强为 296.05kV/cm。以往俄罗斯电物理室设计的 SF6 气体绝 缘直流高压电源中电极间最大场强为 120kV/cm，本次绝缘结构中使各个高低压电极间最大场强不超过 150kV/cm。

初级绕组和次级绕组以同轴的方式安装，每级线饼后都接了整流电路，最后输出电压幅值为各个 整流硅堆电压值的叠加。

1.4 散热方面的考虑该电源系统的效率为 95％，功率损耗主要集中在电源系统的感应调压器和电源主体两部分。其中 电源主体的功率损耗约为 20kW，主要通过电源钢桶内 SF6 气体的自然循环和缠绕于钢桶内壁的水管 冷却带走。

2 该类电源的设计难点

该类电源的设计难点在于介质的绝缘特性与电源内部绝缘结构的配合方面。不论是采用油绝缘还 是气体绝缘，此类高压发生器的外形尺寸主要由电压等级和其内部的绝缘尺寸决定，随着电压等级的 提高，外形尺寸也相应增大。此外，整流设备的尺寸和性能也会对高压发生器的整体性能和尺寸产生 影响。