HIFREQ | 电磁场分析


HIFREQ是MultiFields,MultiFields+MultiFields Pro软件包中的主要组建之一。 HIFREQ是一个功能强大的计算模块,可以解决任意方向地上的导体或埋地导体(裸露或有涂层,空心或实心)网络的任何电磁问题,以及电力系统中常见的任何一系列组件,如电缆、气体绝缘变电站(GIS)、气体绝缘传输线(GIL)、变压器及金属板等。 可以指定任何的电流源、电压源或者地电位升(GPR)源来激励这些元件,并且可以考虑额外的平面波激励以及静电场激励。




技术特性

HIFREQ是解决涉及任何导体系统的复杂电磁问题的最佳计算工具,这些系统结构各异,由各种材料组成,并且可包括金属板,同轴或多芯电缆,GIS / GIL,变压器和各种集总元件(例如电阻器,电感器和电容器等)。 HIFREQ是唯一能够为零到几百兆赫的频率范围内的瞬态和稳态问题提供精确解决方案的计算模块,可用于分析埋地导体和地上导体。 该模块可以计算空气和土壤中的电场和磁场、导体和土壤电位,以及土壤和导体中的电流分布。


HIFREQ中可以模拟众多典型物体。


HIFREQ中的变压器、电缆、GIS、钢筋和导体。



技术要点

HIFREQ计算埋地和架空导线及金属板网络中的电流分布,以及由电网中的电流分布产生的标量电位、电场和磁场。 HIFREQ旨在不会忽视土壤特征的情况下准确地解决问题。 HIFREQ可以对具有不同电阻率、相对介电常数和相对磁导率的任意数量层的水平分层土壤进行建模。 该模块还可以在无限介质中对导体和金属板进行这些计算。 您可以使用HIFREQ来:

  • 研究暂态(如雷电、开关浪涌和任意可能的电涌问题)和高频对电力系统网络、建筑物和接地系统的干扰,频率范围可以从几个赫兹到几百兆赫兹。
  • 计算电流和电压在所有导体内的分布、空气和土壤中的 EMF 值以及由于埋设或架空电力系统导体和建筑物引起的、沿定义路径的电压。 可以在任意和不同的系统位置定义任意数量的复杂电流、电压和GPR激励。 另外,可以指定平面波或静电场激励。
  • 通过简单的一步,可以计算对管道、通信线路等的电磁干扰值。 同时考虑了感应、电容和传导影响!
  • 分析被保护建筑物的阴极保护问题和优化整流电容器位置,建筑物范围可延伸至几百公里。
  • 使用 FFTSES, 一个全集成和自动的傅立叶变换工具,观测时域电磁场。
  • 研究由散射引起的干扰,计算单极、四分之一波长或其他天线状结构的分布电流(频率可达数百兆赫)。
  • 计算任意电路在低、高频电路和浪涌情况下的相互感应。
  • 不管电路在地上或地下,都可以确定自阻抗和互阻抗,以及电路电容!


技术特点

HIFREQ 具有如下强大和灵活的特色:

  • 选择让软件基于一系列外加电流或电压源来自动计算导体系统中的电流分布,或者直接明确指定导体中的电流。
  • 独立研究不同现象的影响:你可以进行选择忽略感应影响,或忽略导体末端的电流泄漏。
  • 模拟水平土壤分层结构。
  • 选择四个网络激励方法的组合:电流注入、电压源、 GPR 激励(指定一个点的电压为指定值)以及外部施加的电磁场或者是静电场。
  • 模拟单相变压器及各种 三相变压器。
  • 在网络中定义同轴或管式电缆。
  • 模拟单相或三相气体绝缘变电站(GIS)或气体绝缘线路(GIL)。
  • 对一个导体的电抗、电容或电感建立集总参数模型。
  • 支持裸露导体、涂层导体、实心导体或者空心导体。


进一步信息

电压激励:

导体连接到电压激励表示交流电压发电机的简单模型。 当在导体上施加电压激励时,电压沿导体的增量由用户指定。


集总阻抗:

现在可以简单通过给定导体上的电阻、电感和电容的组合来实现。 接着程序将计算激励频率下的负载阻抗。


电位(GPR)激励:

可以使用电势激励来迫使导体(GPR)表面的标量电位等于用户指定的值。 自动调节在导体中流动的电流,以达到该电位。

通常使用电压激励和电位激励以及集总阻抗,在HIFREQ模拟的输电线上建立适当的电流和电压水平。 然而,这些功能并不限于该特定应用。 事实上,可以在HIFREQ中使用这些功能来进行传统的电路理论计算。


涂层:

HIFREQ中的所有导体都可以通过一种物理(泄露)涂层与周围介质绝缘, 即, 用户指定的厚度、电阻率、介电常数和磁导率的一层介电材质。


应用领域:

存在于外部均匀电场的导体网络的响应可以变得非常有趣,特别是模拟远距离雷电或地磁干扰的影响。 HIFREQ可以执行另种类型的外加场运算:连续的电场(静电场)或者是一般的电磁平面波。 用户提供的空气中电场常量用于计算其他地方的电场,以及网络中电流分布。 可以获得由电路中电流引起的标量场。


变压器:

HIFREQ提供单相变压器和三相变压器模型,让研究多电压等级以及含有其他在电力行业中使用变压器的各种应用的系统变得更加容易。 可以定义两种变压器,即理想变压器及通用变压器。 理想变压器是完美无损耗,并且无限互耦,以电压比来标记特性。 通用变压器模型考虑了自感和互感、电阻和磁通量泄漏。 可以通过将几个单相变压器组合在一起来构建其他变压器,如自耦变压器和三相变压器。 预制变压器数据库提供业内最常见的连接类型。


电缆:

使用HIFREQ,对复杂的多相电缆的建模就像对单个实心导体建模一样简单。 HIFREQ允许您定义一种或多种类型的同芯(同轴)或管式(多芯)电缆。 然后可以将这些电缆类型分配给网络导体,将这些导体转换为电缆。 同轴电缆可由最多三个不同的部件(缆芯,护套和铠装)组成,可具有任意电气特性。 多芯电缆可包括任意数量的同轴电缆,由具有任意特性的管道外壁围绕。 还可以指定电缆组件之间和管道内部之间的绝缘材料的特性。


GIS和GIL:

可以像电缆和管道电缆一样轻松指定气体绝缘变电站(GIS)和气体绝缘线路(GIL)。 单相GIS或GIL类似电缆,而三相GIS或GIL类似更一般的管式电缆。 以这种方式对这样的系统进行建模,可确保故障电流正确分配,因为HIFREQ可以解释内部导体与其外壳之间的电感效应。


金属盘:

薄金属板可用于形成各种物体,例如变压器箱,车辆,电子柜,金属外壳等,可存在于变电站和其他受电磁干扰的环境中。 该模型考虑了金属板内流动的电流以及流出金属板并进入环境的泄露电流。 通过将金属板自动细分为较小的四边形平面面元,然后基于用于计算未知电流的积分方程的全波解决方案来确定电流分布。 计算考虑了金属板的内部阻抗。 完全支持导线和金属板之间的连接,允许电流在拥有这两个组件的网络中传输。 通过这些附加功能,HIFREQ能够为与接地网络和电磁干扰相关的各种金属板线组合问题提供精确建模。