兆瓦級加速器直流高壓電源

綜合考慮各類直流高壓電源可達到的電壓等級，實現原理以及維護方便因素，我們的電源采用三

相變壓器接橋式整流電路型，在每個次級線餅后接硅堆整流，將整流后電壓疊加形成 1.2MV 直流高 壓輸出。

由于電源主體結構為三相變壓器型，在功率上并沒有限制，只要增大鐵芯的截面積就會增加電源 的功率容量。閉合的磁路提高了能量轉換效率，可達到 90％以上。

為了保證電壓輸出的穩定度，我們的電源次級采用星－三角交替聯結，使電壓波動由原來的每周 期六脈動增加為十二脈動，理論上電壓的不穩定度小于 2％。

1.2 絕緣介質的選用

鑒于以往一些采用油絕緣的加速器直流高壓電源發生過絕緣方面的故障，綜合考慮運行安全和減 少占地面積等因素，我單位目前設計的電源采用高壓 SF6 氣體作為絕緣介質。這樣既提高了耐壓等級， 又極大的減輕了設備的重量。每次設備維護僅需將 SF6 氣體排放到儲氣鋼桶中，就可對設備進行檢修。 只要保證設備的良好密封就可以實現電源的穩定運行。

1.3 絕緣結構確定的原則

由于 SF6 氣體對電場不均勻性要求較高，因此三芯柱采用等邊三角形結構以達到均勻電場的目的。 同時，在整個電源中也將盡量使電極形式為同軸圓筒電極，整個電源內部不存在尖角。根據工程計算 式，在 0.8Mpa 壓力下，SF6 氣體的擊穿場強為 296.05kV/cm。以往俄羅斯電物理室設計的 SF6 氣體絕 緣直流高壓電源中電極間最大場強為 120kV/cm，本次絕緣結構中使各個高低壓電極間最大場強不超過 150kV/cm。

初級繞組和次級繞組以同軸的方式安裝，每級線餅后都接了整流電路，最后輸出電壓幅值為各個 整流硅堆電壓值的疊加。

1.4 散熱方面的考慮該電源系統的效率為 95％，功率損耗主要集中在電源系統的感應調壓器和電源主體兩部分。其中 電源主體的功率損耗約為 20kW，主要通過電源鋼桶內 SF6 氣體的自然循環和纏繞于鋼桶內壁的水管 冷卻帶走。

2 該類電源的設計難點

該類電源的設計難點在于介質的絕緣特性與電源內部絕緣結構的配合方面。不論是采用油絕緣還 是氣體絕緣，此類高壓發生器的外形尺寸主要由電壓等級和其內部的絕緣尺寸決定，隨著電壓等級的 提高，外形尺寸也相應增大。此外，整流設備的尺寸和性能也會對高壓發生器的整體性能和尺寸產生 影響。