GB/T 1094.10—2022聲級試驗新標準換版分析

王霞娃 王 琰 燕 琦

（1.甘肅電器科學研究院檢測技術部，甘肅 天水 741000；2.甘肅電器科學研究院計量中心，甘肅 天水 741000）

0 引言

2022年10月12日，國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會發(fā)布GB/T 1094.10—2022《電力變壓器第10部分：聲級測定》[1]代替原標準GB/T 1094.10—2003《電力變壓器第10部分：聲級測定》[2]，并于2023年5月1日開始實施。此標準適用于工廠的噪聲，是為了確立適用于電力變壓器和電抗器的有關聲級測定方面的應用要求，描述了聲壓法和聲強法來確定電力變壓器和電抗器的聲功率級。電力變壓器在持續(xù)運行過程中產生的噪聲如不采取相應的措施，將會引起電力變壓器附近噪聲過大，影響附近居民的身心健康。此標準對國民經濟發(fā)展和身心健康具有廣泛且重大的意義。新發(fā)布的標準GB/T 1094.10—2022與舊標準GB/T 1094.10—2003相比，除結構調整和編輯性改動外，在術語定義、試驗方法、試驗要求方面均有變化，下面對這些變化內容逐一進行分析。

1 新舊標準變更的內容

規(guī)范性引用標準的變化主要是引用標準版本的更新，新增和刪除了一些標準，具體化了一些標準的版本號，具體變化如表1所示。

表1 引用標準變更情況

2 術語定義的變化

（1）增加了術語“方向標識”。“方向標識”定義為：依據(jù)聲強的矢量特性，用于表示聲音能量流動方向的標識。+1表示聲能流出試品，-1表示聲能流向試品。

（2）增加了術語“總聲級”。“總聲級”定義為：所考慮的整個頻域范圍內的聲級。此聲級可直接由測量獲得或由各頻帶聲級通過計算對數(shù)加法獲得。

（3）增加了術語“表面測量級”。“表面測量級”定義為：測量表面S與基準表面S0（1 m2）之比以10為底的對數(shù)乘以10，單位為分貝（dB）。對應的公式為LS=10lg S/S0。

（4）增加了術語“步行測量”。“步行測量”定義為：沿規(guī)定輪廓線以穩(wěn)定的步行速度連續(xù)移動傳聲器進行的測量，此時聲級測量在時間和空間上是均勻的，步行測量反映了實踐技術的進步，使得測量更加高效。特別是對于大型電力變壓器，步行測量更加適宜。

（5）增加了術語“逐點測量”。“逐點測量”定義為：在規(guī)定輪廓線上設多個不連續(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。配電變壓器試驗場地受限，信噪比相對較低，出于健康和安全考慮，宜采用逐點測量。

（6）增加了術語“環(huán)境修正值”。“環(huán)境修正值”定義為：聲壓測量時，用來表示試驗室邊界或反射物體所產生的影響的修正值。

（7）增加了術語“P-I指數(shù)”。“P-I指數(shù)”定義為：表示未修正空間平均聲壓級之間的差異。

（8）增加了術語“配電變壓器”。“配電變壓器”定義為：安裝在變電站之外的額定容量典型值低于5 000 kVA的變壓器，增加了簡單快速測量此類變壓器聲級的需求。

3 試驗方法的新增內容

（1）新增配電變壓器的聲級測定：規(guī)定了輪廓線應距基準發(fā)射面0.3 m，示意圖如圖1所示。

圖1 距離示意圖

（2）新增60 Hz變壓器負載聲功率級的幅值計算公式：LWA.Ir≈44+18lg Sr/Sp。式中，LWA.Ir為變壓器在額定電流、額定頻率及短路條件下A計權聲功率級的估算值；Sr為額定容量，單位為兆伏安（MVA）；Sp為基準容量，Sp=1 MVA。對于自耦變壓器和三相繞組變壓器用等值的雙繞組額定容量代替Sr。

（3）增加了新的聲級測量規(guī)范，特殊情況下，可由用戶規(guī)定測量距離。對于裝有冷卻設備的變壓器，應規(guī)定變壓器額定容量相應的冷卻設備的聲功率級，或者變壓器空載勵磁和冷卻設備的組合聲功率級。用戶可規(guī)定聲功率級的某個分量：空載勵磁、冷卻設備、負載電流。由3個獨立單相變壓器組合的三相變壓器組，應在每相單獨進行聲級測量。配電變壓器和額定容量低于1 MVA的電抗器的聲級測量提供總聲級，其他變壓器的聲級測量盡量執(zhí)行1/3倍頻程頻譜測量，在變電站安裝的設備的所有聲級（包括背景噪聲）測量均要用1/3倍頻程頻譜測量。此項變化對規(guī)劃設計單位有重大影響，測量儀器功能也發(fā)生了重大變化，除非用戶規(guī)定了可選帶寬（倍頻程或窄帶）或僅規(guī)定了總聲級。聲級試驗方法明確了步行測量和逐點測量，除非由用戶規(guī)定，步行測量和逐點測量的選擇應由制造方決定。經過多種比較，由不同方法測量的聲級的差異可以忽略。但是步行測量花費的時間較少，特別是對于大型變壓器。當注明考慮安全時，更加推薦采用逐點測量方式。當測點較少時，推薦采用逐點測量法是更加合理的選擇。此方法通常用于配電變壓器。

4 試驗要求的變更

（1）GB/T 1094.10—2022標準中，當計算負載電流聲功率級的幅值比空載下聲功率級的預計值低10 dB或更多時，則其貢獻可忽略，因此不需要試驗。GB/T 1094.10—2013舊標準為低于8 dB或低得更多。

（2）GB/T 1094.10—2022標準實際電流處于60%～130%額定電流時，可使用公式進行校正，GB/T 1094.10—2013舊標準實際電流處于70%額定電流以上時適用。

（3）GB/T 1094.10—2022除配電變壓器外，增加1/3倍頻程測量，配電變壓器和額定容量低于1 MVA的電抗器的聲級測量提供總聲級，其他變壓器的聲級測量盡量執(zhí)行1/3倍頻程測量，除非用戶規(guī)定了可選帶寬（倍頻程或窄帶）或僅規(guī)定了總聲級。

（4）GB/T 1094.10—2022增加了測量面的高度從反射平面開始計算，基準發(fā)射面是從油箱頂部或冷卻設備頂部垂直移動到箱底支撐面或試驗場地地面所形成的表面，GB/T 1094.10—2013舊標準中基準發(fā)射面是從箱蓋頂部垂直移動到箱底所形成的表面。如果變壓器和冷卻設備的高度差在兩倍以上，則變壓器和冷卻設備的聲級需要單獨測定。

（5）增加了干式電抗器的聲級測量原則，單獨列出干式空心電抗器基準發(fā)射面的定義要求：基準發(fā)射面的高度是支撐結構到試驗場地高度hs與電抗器線圈高度hr之和；并對不同方式外圍線進行要求，對于干式空心電抗器，規(guī)定輪廓線應距基準發(fā)射面2 m，現(xiàn)場測量時由于安全原因可增加距離。根據(jù)支撐結構和電抗器線圈或線圈疊裝高度不同，可選擇一個或兩個不同水平面上的規(guī)定輪廓線。

（6）新標準中除了配電變壓器，標準測量距離由0.3 m修改為1 m，減輕了近場效應。新舊標準測量距離示意圖如圖2和圖3所示。

圖2 舊標準測量距離示意圖

圖3 新標準測量距離示意圖

（7）新標準增加并明確了輪廓線距基準發(fā)射面的距離，具體變化如表2所示。

表2 不同種類變壓器輪廓線距基準發(fā)射面距離

（8）統(tǒng)一了測量表面積計算公式。測量距離不大于30 m的測量表面積計算公式為：S=（h+x）×lm。式中，S為測量表面積；h為基準發(fā)射面的高度；x為基準發(fā)射面到規(guī)定輪廓線的測量距離；lm為規(guī)定輪廓線的長度。測量距離大于30 m的測量表面積計算公式：S=2πR2。式中，S為測量表面（半球）面積；R為變壓器及冷卻設備的幾何中心到遠場中考慮位置的距離。舊標準測量表面積計算公式的復雜性導致的結果差異往往小于1 dB，因此將測量表面積的計算統(tǒng)一為單一的公式，所有描述測量表面積的圖均按確定聲功率級的包絡法進行了修改，高度均從地面算起，地面為反射面，h=h1+h2，若支撐面場地足夠大，h=h1，支撐面才能作為反射面，如圖4所示。

（9）增加了聲強法的修正判據(jù)。修正的總的A計權平均法，新標準：如果4 dB＜ΔL≤8 dB，其中ΔL為允許的壓力-強度指數(shù)，則測量經修正后可接受，若ΔL≤4 dB，則不需要修正，測量的聲壓級和報告的聲強級之間的差異限于4 dB。舊的聲強法的有效判據(jù)具有一定的局限性，新的聲強法的有效判據(jù)彌補了這一缺陷，舊標準將聲強法引入時，經驗還不多，隨著實踐經驗的豐富，新標準闡述了在一定試驗限值條件下聲強法和聲壓法的等效性。修正方法為基于P-I指數(shù)和方向標識的最終修正，對總的空間A計權平均法向聲強級所做的修正同樣可用于所有的單獨的頻帶，對總的P-I指數(shù)來講，單獨頻帶的P-I指數(shù)經常超出允許值8 dB，這與測量原理一樣，一般表示包含的聲功率較小，如果某個頻帶的方向標識為-1，該頻帶修正的聲強級為0。

5 結束語

對比分析新標準GB/T 1094.10—2022與舊標準GB/T 1094.10—2003得出：新標準除規(guī)范性引用文件、術語定義外，試驗方法明確了各類變壓器的測量距離；明確了步行測量和逐點測量；除配電變壓器外，增加了1/3倍頻程測量，各規(guī)劃設計單位、檢測機構和生產企業(yè)應積極學習新版本標準，從電力變壓器的原材料選擇、設計、生產、檢驗、選用和運行維護等方面根據(jù)新版本作出合適的調整，以適應變化的新要求，從而為各相關產業(yè)高質量發(fā)展奠定基礎，更好地促進交流和技術合作，為我國電網運行提供保障。