本发明涉及一种绕组主绝缘温度梯度与泄漏电流关联性高压实验系统，实验系统包括高压绕组、低压绕组、绕组主绝缘、高压侧直流电源模块、低压侧直流电源模块、流速控制采集模块、实验箱、温度传感器、温度采集模块、泄漏电流测试仪及计算机。此外，本发明通过高、低压侧直流电源模块的各段输出功率实现实际负载损耗下变压器绕组主绝缘的温度梯度分布及其泄漏电流测量实验，通过绕组主绝缘的温度梯度和泄漏电流之间的关联性研究，有助于研究绕组主绝缘在实际运行工况下的热老化情况，确定变压器绝缘的使用寿命。