Tesla变压器是一种基于双回路谐振理论,通过两级线圈共振升压,在次级末端获得高频交流电压的高压设备。该变压器利用高压谐振进行能量传递,输出的电压幅值、频率不受磁芯影响,并且具有结构简单、性能稳定、易实现和成本低等优点。Tesla变压器在高频率、高幅值电压输出要求下具有更大优势,广泛应用于高频脉冲源发生器、绝缘材料电气参数检测以及无线电能传输等多个领域。本文首先对Tesla变压器谐振模型进行理论分析,并对其初级和次级回路电阻、耦合系数和失谐系数对输出电压影响等问题进行讨论,并通过MATLAB建模仿真得出在不同影响因素下输出电压的变化趋势。在此理论分析和建模仿真基础上,完成Tesla变压器的初次级回路线圈的优化设计、回路各电气参数选型以及控制系统的设计,最后研制了一台匝数比为4:800匝的螺旋线型Tesla变压器样机,次级可输出幅值220kV以上、频率300kHz的高频高压。通过对样机输出电压电流测量,并结合建模仿真结果分析表明,设计方案能够达到预期输出电压要求。为满足输出电压测量要求,制作了一款皮法级平板电容分压器,并完成高频信号和脉冲的变比标定。利用已设计样机输出的高频高压,应用于不同类型绝缘子沿面闪络实验,并将利用Tesla变压器输出的高频高压测得的闪络电压与工频沿面闪络电压、雷电冲击沿面闪络电压进行对比,结果表明Tesla变压器输出高频高压能够更有效检测绝缘子闪络,并且具有结构简单、性能稳定和更加经济等优点。