李春霞+趙祥光

摘 要：本文對美國變壓器標(biāo)準(zhǔn)的聲級試驗(yàn)進(jìn)行解析，列出了和國標(biāo)的不同。

關(guān)鍵詞：變壓器；聲級試驗(yàn)；測量點(diǎn)；測量環(huán)境修正值；差異

變壓器所發(fā)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(nèi)的電磁力引起的。隨著城鄉(xiāng)用電量日益增加，變壓器安裝點(diǎn)越來越靠近居民區(qū)，甚至在居民區(qū)安裝。為了保護(hù)環(huán)境不受噪音污染，必須控制變壓器噪聲[1]。美國標(biāo)準(zhǔn)IEEE C57.12.90-2010中的要求與國標(biāo)GB/T1094.10-2003差異較大。本文對國標(biāo)和美準(zhǔn)中聲級試驗(yàn)進(jìn)行分析。本文只分析常用的A計權(quán)聲壓級。

1 試驗(yàn)條件

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

2 背景噪聲

美標(biāo)中規(guī)定試驗(yàn)環(huán)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(dāng)環(huán)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(yīng)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(biāo)中環(huán)境修正更直觀，更容易計算。只需要簡單的加法計算。

環(huán)境修正值K考慮了不希望出現(xiàn)的試驗(yàn)室邊界或鄰近變壓器的反射物體所產(chǎn)生的聲反射的影響。K主要取決于試驗(yàn)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(yàn)室的位置無明顯關(guān)系。K用式（1）計算。需要計算試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的面積，耗費(fèi)時間。

式中，A—試驗(yàn)室吸聲面積，由式（2）求出：

式中，a—平均吸聲系數(shù)，sv—試驗(yàn)室的總表面積，m2。平均吸聲系數(shù)取決于試驗(yàn)室狀況，和實(shí)驗(yàn)室形狀、吸聲材料等。環(huán)境修正值K的最大允許值為7dB。

3 基準(zhǔn)面和測量點(diǎn)選擇

美標(biāo)中基準(zhǔn)發(fā)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(zhǔn)發(fā)射面0.3m的垂直面。在風(fēng)冷卻設(shè)備投入運(yùn)行條件下進(jìn)行聲級測量時，測量面應(yīng)距基準(zhǔn)發(fā)射面2m。測量面的選擇和國標(biāo)的規(guī)定一致。第一個測量點(diǎn)位置與壓力釋放閥對應(yīng)，其他的測量點(diǎn)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(diǎn)。對于油箱高度或附件高度小于2.4m的變壓器，測量點(diǎn)高度應(yīng)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(yīng)在兩個測量高度進(jìn)行，分別位于高度1/3處和 2/3處[4]。

國標(biāo)中變壓器基準(zhǔn)發(fā)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(guī)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(yīng)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(diǎn)至少6個，間隔不大于1m。

4 聲級測量

美標(biāo)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(yīng)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(diǎn)。當(dāng)背景噪聲變化范圍超過3 dB時，在制造商和客戶確認(rèn)下，需進(jìn)行額外的測量。至少有1個測量點(diǎn)應(yīng)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(diǎn)的修正的聲壓級。

修正的平均A計權(quán)聲壓級：

式中，N—測量點(diǎn)總數(shù)；Li—各測量點(diǎn)測得的聲壓級的修正值。

當(dāng)測量點(diǎn)的聲級差別不大于3dB時，可以用算術(shù)平均值來計算平均A計權(quán)聲壓級。

變壓器A計權(quán)聲功率級：

式中：S—測量表面積，計算與國標(biāo)中不同。是包含各測量點(diǎn)的包圍變壓器的垂直面面積加上被垂直面限制在內(nèi)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(diǎn)的包圍變壓器的垂直面面積的125%。

國標(biāo)中的測量表面積計算都有公式。其中，距基準(zhǔn)發(fā)射面0.3m處的測量表面面積為：

距基準(zhǔn)發(fā)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(guī)定輪廓線的周長，m。

國標(biāo)要求在聲級測量前，應(yīng)先測出背景噪聲的A計權(quán)聲壓級。應(yīng)按制造單位與用戶之間的協(xié)議對試品進(jìn)行供電。當(dāng)試品供電時，最好是經(jīng)過一段時間，待試品達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)后，再進(jìn)行聲級測量。一旦試品達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，盡可能縮短測量時間，以避免因變壓器溫度變化而導(dǎo)致聲級變化[3]。測量完畢且在切除試品電源后，應(yīng)立即重復(fù)測量背景噪聲。

5 結(jié)語

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