国标和IEEEC57.12.90—2010标准声级试验解析

李春霞+赵祥光

摘 要：本文对美国变压器标准的声级试验进行解析，列出了和国标的不同。

关键词：变压器；声级试验；测量点；测量环境修正值；差异

变压器所发出的噪声是由铁心的磁滞伸缩变形和绕组、油箱及磁屏蔽内的电磁力引起的。随着城乡用电量日益增加，变压器安装点越来越靠近居民区，甚至在居民区安装。为了保护环境不受噪音污染，必须控制变压器噪声[1]。美国标准IEEE C57.12.90-2010中的要求与国标GB/T1094.10-2003差异较大。本文对国标和美准中声级试验进行分析。本文只分析常用的A计权声压级。

1 试验条件

美标中要求变压器放在周围3米之内除了地面和天花板外没有放射面的地方。变压器应在主分接施加额定电压额定频率，不需要施加负载[2]。冷却泵和风扇应该安装合理。如果冷却设备没有和变压器相连接，应该记录。如果制造商和客户同意，变压器声级应该加上冷却设备的声级。测量应该在变压器供电且达到稳定声级水平时进行。如果不能在额定频率下进行试验，美标附录B给出了50/60Hz的转换方法。

2 背景噪声

美标中规定试验环境的背景噪声的声级低于变压器和背景噪声的合成声级至少5dB。当环境的背景噪声的声级低于变压器和背景噪声的合成声级5dB或以上时，给出了差值在5～10dB时对应的校正值。校正值加上变压器和背景噪声的合成声级来得到变压器的声压级。这比国标中环境修正更直观，更容易计算。只需要简单的加法计算。

环境修正值K考虑了不希望出现的试验室边界或邻近变压器的反射物体所产生的声反射的影响。K主要取决于试验室吸声面积A对测量表面积S的比值。K的计算值与变压器在试验室的位置无明显关系。K用式（1）计算。需要计算试验室吸声面积A，和测量表面积S。相比表1中给出的修正值，此方法繁琐，还需要计算实验室的面积，耗费时间。

式中，A—试验室吸声面积，由式（2）求出：

式中，a—平均吸声系数，sv—试验室的总表面积，m2。平均吸声系数取决于试验室状况，和实验室形状、吸声材料等。环境修正值K的最大允许值为7dB。

3 基准面和测量点选择

美标中基准发射面是与变压器的轮廓线（包括散热器，不包括套管和小的突起部分）垂直的表面。测量面是距离基准发射面0.3m的垂直面。在风冷却设备投入运行条件下进行声级测量时，测量面应距基准发射面2m。测量面的选择和国标的规定一致。第一个测量点位置与压力释放阀对应，其他的测量点位置按照顺时针方向，在一个水平面上，距离1m（可小于1m），依次选定。至少4个点。对于油箱高度或附件高度小于2.4m的变压器，测量点高度应位于油箱高度1/2处。对于油箱高度或附件高度为2.4m及以上的变压器，应在两个测量高度进行，分别位于高度1/3处和 2/3处[4]。

国标中变压器基准发射面是指由一条围绕变压器的轮廓线，从箱盖顶部垂直移动到箱底所形成的表面。对于油箱高度小于2.5m的变压器，规定轮廓线位于油箱高度1/2处的水平面上[3]。对于油箱高度为2.5m及以上的变压器，应有两个轮廓线，分别位于油箱高度1/3处和2/3处的水平面上，但若由于安全的原因，则选择位于油箱高度更低处的轮廓线。测量点至少6个，间隔不大于1m。

4 声级测量

美标的声级测量步骤：1）测量背景声压级水平；2）测量变压器和背景噪声的合成声级；3）计算修正的声压级；4）计算平均声压级；5）计算声功率级[4]。

应该在测量变压器供电前和断电后立即测量背景噪声声级水平。最少有4个测量点。当背景噪声变化范围超过3 dB时，在制造商和客户确认下，需进行额外的测量。至少有1个测量点应该位于测量表面中一个面的中心位置。用表1的修正值得到各测量点的修正的声压级。

修正的平均A计权声压级：

式中，N—測量点总数；Li—各测量点测得的声压级的修正值。

当测量点的声级差别不大于3dB时，可以用算术平均值来计算平均A计权声压级。

变压器A计权声功率级：

式中：S—测量表面积，计算与国标中不同。是包含各测量点的包围变压器的垂直面面积加上被垂直面限制在内的水平面的面积。

对大型变压器，测量表面积也可以等同于包含各测量点的包围变压器的垂直面面积的125%。

国标中的测量表面积计算都有公式。其中，距基准发射面0.3m处的测量表面面积为：

距基准发射面2m处的测量表面面积为：

式（5）（6）中，h—变压器油箱高度。 —规定轮廓线的周长，m。

国标要求在声级测量前，应先测出背景噪声的A计权声压级。应按制造单位与用户之间的协议对试品进行供电。当试品供电时，最好是经过一段时间，待试品达到稳定的运行状态后，再进行声级测量。一旦试品达到稳定运行状态，尽可能缩短测量时间，以避免因变压器温度变化而导致声级变化[3]。测量完毕且在切除试品电源后，应立即重复测量背景噪声。

5 结语

本文分析了国标和美标中变压器声级试验的差异。主要差异包含背景噪声修正值、测量点个数、测量表面积、声级计算等方面。