國標和IEEEC57.12.90—2010標準聲級試驗解析

李春霞+趙祥光

摘 要：本文對美國變壓器標準的聲級試驗進行解析，列出了和國標的不同。

關鍵詞：變壓器；聲級試驗；測量點；測量環境修正值；差異

變壓器所發出的噪聲是由鐵心的磁滯伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內的電磁力引起的。隨著城鄉用電量日益增加，變壓器安裝點越來越靠近居民區，甚至在居民區安裝。為了保護環境不受噪音污染，必須控制變壓器噪聲[1]。美國標準IEEE C57.12.90-2010中的要求與國標GB/T1094.10-2003差異較大。本文對國標和美準中聲級試驗進行分析。本文只分析常用的A計權聲壓級。

1 試驗條件

美標中要求變壓器放在周圍3米之內除了地面和天花板外沒有放射面的地方。變壓器應在主分接施加額定電壓額定頻率，不需要施加負載[2]。冷卻泵和風扇應該安裝合理。如果冷卻設備沒有和變壓器相連接，應該記錄。如果制造商和客戶同意，變壓器聲級應該加上冷卻設備的聲級。測量應該在變壓器供電且達到穩定聲級水平時進行。如果不能在額定頻率下進行試驗，美標附錄B給出了50/60Hz的轉換方法。

2 背景噪聲

美標中規定試驗環境的背景噪聲的聲級低于變壓器和背景噪聲的合成聲級至少5dB。當環境的背景噪聲的聲級低于變壓器和背景噪聲的合成聲級5dB或以上時，給出了差值在5～10dB時對應的校正值。校正值加上變壓器和背景噪聲的合成聲級來得到變壓器的聲壓級。這比國標中環境修正更直觀，更容易計算。只需要簡單的加法計算。

環境修正值K考慮了不希望出現的試驗室邊界或鄰近變壓器的反射物體所產生的聲反射的影響。K主要取決于試驗室吸聲面積A對測量表面積S的比值。K的計算值與變壓器在試驗室的位置無明顯關系。K用式（1）計算。需要計算試驗室吸聲面積A，和測量表面積S。相比表1中給出的修正值，此方法繁瑣，還需要計算實驗室的面積，耗費時間。

式中，A—試驗室吸聲面積，由式（2）求出：

式中，a—平均吸聲系數，sv—試驗室的總表面積，m2。平均吸聲系數取決于試驗室狀況，和實驗室形狀、吸聲材料等。環境修正值K的最大允許值為7dB。

3 基準面和測量點選擇

美標中基準發射面是與變壓器的輪廓線（包括散熱器，不包括套管和小的突起部分）垂直的表面。測量面是距離基準發射面0.3m的垂直面。在風冷卻設備投入運行條件下進行聲級測量時，測量面應距基準發射面2m。測量面的選擇和國標的規定一致。第一個測量點位置與壓力釋放閥對應，其他的測量點位置按照順時針方向，在一個水平面上，距離1m（可小于1m），依次選定。至少4個點。對于油箱高度或附件高度小于2.4m的變壓器，測量點高度應位于油箱高度1/2處。對于油箱高度或附件高度為2.4m及以上的變壓器，應在兩個測量高度進行，分別位于高度1/3處和 2/3處[4]。

國標中變壓器基準發射面是指由一條圍繞變壓器的輪廓線，從箱蓋頂部垂直移動到箱底所形成的表面。對于油箱高度小于2.5m的變壓器，規定輪廓線位于油箱高度1/2處的水平面上[3]。對于油箱高度為2.5m及以上的變壓器，應有兩個輪廓線，分別位于油箱高度1/3處和2/3處的水平面上，但若由于安全的原因，則選擇位于油箱高度更低處的輪廓線。測量點至少6個，間隔不大于1m。

4 聲級測量

美標的聲級測量步驟：1）測量背景聲壓級水平；2）測量變壓器和背景噪聲的合成聲級；3）計算修正的聲壓級；4）計算平均聲壓級；5）計算聲功率級[4]。

應該在測量變壓器供電前和斷電后立即測量背景噪聲聲級水平。最少有4個測量點。當背景噪聲變化范圍超過3 dB時，在制造商和客戶確認下，需進行額外的測量。至少有1個測量點應該位于測量表面中一個面的中心位置。用表1的修正值得到各測量點的修正的聲壓級。

修正的平均A計權聲壓級：

式中，N—測量點總數；Li—各測量點測得的聲壓級的修正值。

當測量點的聲級差別不大于3dB時，可以用算術平均值來計算平均A計權聲壓級。

變壓器A計權聲功率級：

式中：S—測量表面積，計算與國標中不同。是包含各測量點的包圍變壓器的垂直面面積加上被垂直面限制在內的水平面的面積。

對大型變壓器，測量表面積也可以等同于包含各測量點的包圍變壓器的垂直面面積的125%。

國標中的測量表面積計算都有公式。其中，距基準發射面0.3m處的測量表面面積為：

距基準發射面2m處的測量表面面積為：

式（5）（6）中，h—變壓器油箱高度。 —規定輪廓線的周長，m。

國標要求在聲級測量前，應先測出背景噪聲的A計權聲壓級。應按制造單位與用戶之間的協議對試品進行供電。當試品供電時，最好是經過一段時間，待試品達到穩定的運行狀態后，再進行聲級測量。一旦試品達到穩定運行狀態，盡可能縮短測量時間，以避免因變壓器溫度變化而導致聲級變化[3]。測量完畢且在切除試品電源后，應立即重復測量背景噪聲。

5 結語

本文分析了國標和美標中變壓器聲級試驗的差異。主要差異包含背景噪聲修正值、測量點個數、測量表面積、聲級計算等方面。