Ottimizzazione e test di un circuito di protezione per sistemi di misura della corrente di perdita in esperimenti in alta tensione

This thesis work aims to study and optimize a protection circuit designed to safeguard high-sensitivity measuring instruments, specifically picoammeters, from discharge or leakage currents that may occur during experiments on gas-insulated high-voltage ducts. The starting point of the research was the circuit proposed by K. S. Robinson and J. J. Coleman in the article "Sparks protection circuit for measuring current in high-voltage circuits" (Journal of Electrostatics), integrating and developing the analyses conducted in a previous thesis focused on simulating the real-world behavior of the filter. In this work, simulations were performed by introducing variations in component parameters to define a sixth-order low-pass filter that can be realized exclusively using commercial components. Subsequently, a physical prototype was assembled using inductors and capacitors with characteristics analogous to those simulated. Experimental tests conducted on the prototype confirmed a correspondence between the actual performance and the once predicted by the simulations. The obtained results represent a step forward toward the realization of a robust and reliable protection system.

Il presente lavoro di tesi si propone di studiare e ottimizzare un circuito di protezione progettato per salvaguardare strumenti di misura ad alta sensibilità, in particolare picoamperometri, da correnti di scarica o di perdita che possono manifestarsi durante esperimenti su condotti ad alta tensione isolati in gas. Il punto di partenza della ricerca è il circuito proposto da K. S. Robinson e J. J. Coleman nell'articolo "Sparks protection circuit for measuring current in high-voltage circuits" (Journal of Electrostatics), a cui sono state integrate e sviluppate le analisi condotte in una precedente tesi, focalizzata sulla simulazione del comportamento reale del filtro. In questa trattazione sono state eseguite simulazioni introducendo variazioni nei parametri dei componenti al fine di definire un filtro passa-basso di sesto ordine realizzabile esclusivamente con componenti commerciali. Successivamente, è stato assemblato un prototipo fisico utilizzando induttori e condensatori con caratteristiche analoghe a quelle simulate. I test sperimentali condotti sul prototipo hanno confermato una corrispondenza tra le prestazioni reali e quelle previste dalle simulazioni. I risultati ottenuti rappresentano un passo avanti verso la concretizzazione di un sistema di protezione robusto e affidabile.