摘 要：GB/T 1094.10—2022《電力變壓器 第10部分：聲級測定》于2023年5月1日實施。新舊版標準在術(shù)語和定義、測量規(guī)范、計算方法等方面有較大的改變。本文對新舊版標準的主要技術(shù)性差異進行比對分析，為各生產(chǎn)企業(yè)、檢驗檢測機構(gòu)對新版標準的理解和有效應(yīng)用提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：變壓器，聲級測定，新舊版標準，比對

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.08.024

0 引 言

變壓器的聲級水平是衡量制造廠產(chǎn)品設(shè)計、工藝水平和設(shè)計能力的重要參數(shù)，變壓器的聲級通過A計權(quán)聲功率級來表示。在IEC 60076-10中描述了聲壓和聲強兩種測量方法，以此來確定變壓器的聲功率級。我國推薦性國家標準GB/T 1094.10-2003修改采用IEC 60076-10標準以適應(yīng)本國國情。國家市場監(jiān)督管理總局和國家標準化管理委員會于2022年批準發(fā)布的新版GB/T 1094.10—2022《電力變壓器 第10部分：聲級測定》替代了舊版標準GB/T1094.10—2003，于2023年5月1日實施。新版標準在術(shù)語和定義、測量規(guī)范、計算方法等方面做了改變，如增加了總聲級、步行測量、逐點測量等術(shù)語和定義；增加了新的聲級測量規(guī)范，如1/3倍頻程測量；統(tǒng)一了測量表面積計算公式；調(diào)整了傳聲器的位置和測量距離；規(guī)范了空間平均聲壓級和環(huán)境修正值的計算等。本文對新舊兩版標準的主要技術(shù)性差異進行比對分析，有利于各生產(chǎn)企業(yè)、檢測機構(gòu)能更好地理解和應(yīng)用新版標準進行生產(chǎn)和檢測。

1 術(shù)語和定義

新版標準新增的主要術(shù)語有總聲級、步行測量和逐點測量等。其中總聲級是指所考慮的整個頻域范圍內(nèi)的聲級，是空載聲級和負載聲級的總和。如無另行規(guī)定，則認為聲級是空載聲級水平?？偮暭壙梢园凑諛藴蔎B/T 10088—2016等的參數(shù)來確定，也可以由生產(chǎn)企業(yè)規(guī)定但必須高于相應(yīng)產(chǎn)品標準的要求值。步行測量是沿規(guī)定輪廓線以穩(wěn)定的步行速度連續(xù)移動傳聲器所進行的測量，此時聲級測量在時間和空間上是均勻的[1]。步行測量用時短，使測量更高效，特別適用于大型變壓器。配電變壓器一般采用逐點測量，逐點測量是在規(guī)定輪廓線上設(shè)多個不連續(xù)傳聲器位置以測量聲級，各測點均勻分布且距離不大于1 m。當(dāng)測點較少并注明安全考慮，或背景噪聲頻繁受到干擾時，宜采用逐點測量方式。不論采用何種測量方法，測得的聲級差異可以忽略。新版標準規(guī)定，當(dāng)試驗環(huán)境接近于自由場，例如戶外測量時，環(huán)境修正值接近零，不需要進行修正。新版標準還給出了僅適用于GB/T 1094.10—2022的配電變壓器的定義，以滿足近年來生產(chǎn)企業(yè)對快速和簡單測量變壓器聲級的需求，配電變壓器是指安裝在變電站之外的額定容量典型值低于5000 kV·A的變壓器。

對比舊版標準，新版標準涵蓋的術(shù)語和定義更加全面豐富，解釋更加詳細具體，便于企業(yè)和各檢測機構(gòu)的理解和應(yīng)用。

2 聲級測量規(guī)范

新版標準在第5章新增的聲級測量規(guī)范中，給出了不同負載條件下的聲級規(guī)定和試驗，以及如何通過試驗來評估聲級。按照規(guī)范要求，應(yīng)規(guī)定變壓器在無分接繞組的空載勵磁條件下施加額定頻率和額定電壓時的聲功率級。如果變壓器裝有風(fēng)扇或油泵等冷卻裝置，則應(yīng)規(guī)定與變壓器的額定容量相對應(yīng)的冷卻裝置的聲功率級，用戶可以規(guī)定不同于額定容量時的聲級，也可以規(guī)定變壓器空載勵磁和冷卻裝置的組合聲功率級。

新版標準明確了試驗的環(huán)境要求，除非用戶規(guī)定聲級測量在接近運行溫度下進行，否則應(yīng)盡量在變壓器的溫度與試驗室環(huán)境溫度接近時進行試驗。新增的規(guī)范中配電變壓器通常不需要考慮由負載電流引起的聲功率級，相比舊版標準，簡化了計算步驟。測量規(guī)范中還規(guī)定了除本標準定義的配電變壓器以外的其他變壓器應(yīng)執(zhí)行1/3倍頻程測量，對聲級測量儀器提出了新的功能要求，也反映了近年來規(guī)劃設(shè)計單位對用戶新的需求?？梢杂妙l帶來形容人耳聽音頻率的分辨能力，而1/3倍頻程被認為是比較符合人耳特性的頻帶劃分方法。因此，在聲級測量中，采用1/3倍頻程頻譜分析能更加詳細地反映出變壓器的頻譜特性，便于較全面地了解聲源產(chǎn)生機理并提出最佳的降噪對策[2]。

3 測量表面積計算公式和示意圖修改

新版標準中將測量距離不大于30 m的測量表面面積統(tǒng)一為單一公式：

S =（h +x）l m （ 1）

式中：S 為測量表面面積，m2；h為基準發(fā)射面的高度，m；x為基準發(fā)射面到規(guī)定輪廓線的測量距離，m；l m為規(guī)定輪廓線的長度，m。

高度h 均從試品所在地面算起，而不管試品下方是否有支撐，除非試品安裝在一個足夠大的支撐結(jié)構(gòu)上，該支撐結(jié)構(gòu)的表面才可作為反射面。

測量距離大于30 m的測量表面（半球）面積計算公式為：

S =2×π×R （ 2）

式中：S 為測量表面（半球）面積，m2；R為變壓器及冷卻設(shè)備的幾何中心到遠場中考慮位置的距離，m。

舊版標準中測量表面積計算公式比較復(fù)雜，公式的復(fù)雜性往往導(dǎo)致結(jié)果差異小于1 dB。新版標準調(diào)整后統(tǒng)一為單一公式，使得測量結(jié)果更加準確。

新版標準中對所有描述基準發(fā)射面和測量表面積的圖都按照確定聲功率級的包絡(luò)法進行了修改。高度h 應(yīng)從被試變壓器所在的地面算起。如果試品下方有支撐，包括車輪、運輸車和托盤等支撐結(jié)構(gòu)，除非支撐結(jié)構(gòu)足夠大，提供的聲音特性可視為反射面，才可將此支撐結(jié)構(gòu)視為地面。新版標準中還增加了示意圖，解釋了干式空心電抗器確定基準發(fā)射面、測量表面積和規(guī)定輪廓線的方法。

4 傳聲器的位置和測量距離

新版標準規(guī)定對于步行測量方式，傳聲器沿試品規(guī)定輪廓線的最大移動速度為1 m/s，且以固定速度移動。對于逐點測量方式，沿規(guī)定輪廓線上至少應(yīng)設(shè)置8個傳聲器位置，且彼此間距大致相等，間隔不大于1 m。在每個位置應(yīng)盡量保持相同的測量時間，不低于3 s。對比舊版標準規(guī)定的至少應(yīng)設(shè)置6個傳聲器位置[3]，新版標準增加了測點以及采用不同測量方式的具體測試要求，提高了測試結(jié)果的準確性。

測量距離定義為基準發(fā)射面與測量表面之間的水平距離。新版標準規(guī)定，為了減輕近場效應(yīng)的影響，提高測試數(shù)據(jù)的準確性，測量距離調(diào)至1 m。但對于配電變壓器和試驗場地受限、信噪比低的情況和為了健康和安全考慮時，測量距離仍維持在0.3 m。

5 空間平均聲壓級計算

總的空間平均A計權(quán)聲壓級可通過公式計算：

式中： 為傳聲器位置總數(shù)； LpAi為在第i個傳聲器位置測得的總的A計權(quán)聲壓級。

舊版標準規(guī)定當(dāng)各"LpAi值間的差別不大于5時，可用簡單的算數(shù)平均值來計算，此平均值與按公式計算出的值之差在0.7 dB范圍內(nèi)，新版標準取消了算數(shù)平均值計算方法，統(tǒng)一采用公式（3）計算，提高了計算結(jié)果的可靠性。

以400 kVA油浸式配電變壓器為例，舉例說明按照新版標準測定變壓器聲級時傳聲器和測量距離的布置方法，并對比聲壓級計算兩種方法的差異說明新版標準計算方法的合理性。

聲級測量點布置圖如圖1所示，測量點布置10個，測量點間的平均距離為0.7 m，與基準發(fā)射面平均距離為0.3 m。

采用逐點測量法，利用聲級計對每個傳感器位置逐一測量，10個測量點的A計權(quán)聲壓級（dB）為：41.5、42.6、41.0、41.2、40.9、44.3、43.2、41.3、40.1、41.2。

按照舊版標準取算數(shù)平均值，總的空間平均A計權(quán)聲壓級計算結(jié)果為41.7 dB；按照公式（3）計算，聲壓級計算結(jié)果為42.2 dB。由此可見，兩種算法相差0.5 dB，新版標準的算法更加嚴謹。

6 環(huán)境修正值K

新版標準中聲壓法強化了對聲反射的修正，標準規(guī)定宜采用通過測量試驗室混響時間獲得的與頻率有關(guān)的試驗室吸聲面積A 的值，進而根據(jù)新版標準中公式（12）[1]可求得環(huán)境修正值K 的值。如果K值由吸聲系數(shù)表2導(dǎo)出，則平均吸聲系數(shù)要能正確反映試驗室或生產(chǎn)廠的表面狀況。

對比舊版標準，新版標準中對試驗室吸聲面積A的計算做了如下修改：

式中：A 為試驗室吸聲面積，單位為平方米（m2）； 為表示局部表面的吸聲系數(shù)（見表1）；SVi為表示與對應(yīng)的試驗室（墻壁、天棚和地面）局部表面的面積，m2。

舊版標準中吸聲面積只選取一個平均吸聲系數(shù)。新版標準中吸聲面積依據(jù)試驗室或生產(chǎn)廠的實際情況與局部面積的總和相匹配，包括地面、墻壁等，涵蓋更加全面，對聲反射的修正結(jié)果更加準確。

7 結(jié) 論

本文比對分析了GB/T 1094.10—2022《電力變壓器 第10部分：聲級測定》和GB/T 1094.10—2003《電力變壓器 第10部分：聲級測定》新舊兩版標準中內(nèi)容的變化，列舉了新版標準中增加、調(diào)整的主要內(nèi)容，可以為檢測機構(gòu)對變壓器聲級測定試驗項目的檢測提供依據(jù)，也為生產(chǎn)企業(yè)提供參考。GB/T 1094.10—2022結(jié)合當(dāng)前變壓器產(chǎn)品的發(fā)展方向，進一步滿足了能效、環(huán)境等因素的影響，滿足了當(dāng)前聲級測定試驗項目的發(fā)展需求。

參考文獻

[1]全國變壓器標準化技術(shù)委員會.電力變壓器 第10部分：聲級測定：GB/T 1094.10—2022[S].北京：中國標準出版社，2022.

[2]知乎. 計權(quán)聲級與倍頻程（Octave band） [EB/OL].（2023-11- 0 8） [2 0 2 4 - 01-10] .ht t p s： //zhua n la n .zh i hu.com /p/665416679.

[3]全國變壓器標準化技術(shù)委員會.電力變壓器 第10部分：聲級測定：GB/ T 1094.10-2003[S].北京：中國標準出版社，2003.

作者簡介

劉嘉，通信作者，碩士，高級工程師，研究方向為檢驗檢測。

（責(zé)任編輯：袁文靜）