《电力变压器 第10部分：声级测定》新旧版标准比对分析

摘 要：GB/T 1094.10—2022《电力变压器 第10部分：声级测定》于2023年5月1日实施。新旧版标准在术语和定义、测量规范、计算方法等方面有较大的改变。本文对新旧版标准的主要技术性差异进行比对分析，为各生产企业、检验检测机构对新版标准的理解和有效应用提供一定的参考。

关键词：变压器，声级测定，新旧版标准，比对

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

0 引 言

变压器的声级水平是衡量制造厂产品设计、工艺水平和设计能力的重要参数，变压器的声级通过A计权声功率级来表示。在IEC 60076-10中描述了声压和声强两种测量方法，以此来确定变压器的声功率级。我国推荐性国家标准GB/T 1094.10-2003修改采用IEC 60076-10标准以适应本国国情。国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会于2022年批准发布的新版GB/T 1094.10—2022《电力变压器 第10部分：声级测定》替代了旧版标准GB/T1094.10—2003，于2023年5月1日实施。新版标准在术语和定义、测量规范、计算方法等方面做了改变，如增加了总声级、步行测量、逐点测量等术语和定义；增加了新的声级测量规范，如1/3倍频程测量；统一了测量表面积计算公式；调整了传声器的位置和测量距离；规范了空间平均声压级和环境修正值的计算等。本文对新旧两版标准的主要技术性差异进行比对分析，有利于各生产企业、检测机构能更好地理解和应用新版标准进行生产和检测。

1 术语和定义

新版标准新增的主要术语有总声级、步行测量和逐点测量等。其中总声级是指所考虑的整个频域范围内的声级，是空载声级和负载声级的总和。如无另行规定，则认为声级是空载声级水平。总声级可以按照标准JB/T 10088—2016等的参数来确定，也可以由生产企业规定但必须高于相应产品标准的要求值。步行测量是沿规定轮廓线以稳定的步行速度连续移动传声器所进行的测量，此时声级测量在时间和空间上是均匀的[1]。步行测量用时短，使测量更高效，特别适用于大型变压器。配电变压器一般采用逐点测量，逐点测量是在规定轮廓线上设多个不连续传声器位置以测量声级，各测点均匀分布且距离不大于1 m。当测点较少并注明安全考虑，或背景噪声频繁受到干扰时，宜采用逐点测量方式。不论采用何种测量方法，测得的声级差异可以忽略。新版标准规定，当试验环境接近于自由场，例如户外测量时，环境修正值接近零，不需要进行修正。新版标准还给出了仅适用于GB/T 1094.10—2022的配电变压器的定义，以满足近年来生产企业对快速和简单测量变压器声级的需求，配电变压器是指安装在变电站之外的额定容量典型值低于5000 kV·A的变压器。

对比旧版标准，新版标准涵盖的术语和定义更加全面丰富，解释更加详细具体，便于企业和各检测机构的理解和应用。

2 声级测量规范

新版标准在第5章新增的声级测量规范中，给出了不同负载条件下的声级规定和试验，以及如何通过试验来评估声级。按照规范要求，应规定变压器在无分接绕组的空载励磁条件下施加额定频率和额定电压时的声功率级。如果变压器装有风扇或油泵等冷却装置，则应规定与变压器的额定容量相对应的冷却装置的声功率级，用户可以规定不同于额定容量时的声级，也可以规定变压器空载励磁和冷却装置的组合声功率级。

新版标准明确了试验的环境要求，除非用户规定声级测量在接近运行温度下进行，否则应尽量在变压器的温度与试验室环境温度接近时进行试验。新增的规范中配电变压器通常不需要考虑由负载电流引起的声功率级，相比旧版标准，简化了计算步骤。测量规范中还规定了除本标准定义的配电变压器以外的其他变压器应执行1/3倍频程测量，对声级测量仪器提出了新的功能要求，也反映了近年来规划设计单位对用户新的需求。可以用频带来形容人耳听音频率的分辨能力，而1/3倍频程被认为是比较符合人耳特性的频带划分方法。因此，在声级测量中，采用1/3倍频程频谱分析能更加详细地反映出变压器的频谱特性，便于较全面地了解声源产生机理并提出最佳的降噪对策[2]。

3 测量表面积计算公式和示意图修改

新版标准中将测量距离不大于30 m的测量表面面积统一为单一公式：

S =（h +x）l m （ 1）

式中：S 为测量表面面积，m2；h为基准发射面的高度，m；x为基准发射面到规定轮廓线的测量距离，m；l m为规定轮廓线的长度，m。

高度h 均从试品所在地面算起，而不管试品下方是否有支撑，除非试品安装在一个足够大的支撑结构上，该支撑结构的表面才可作为反射面。

测量距离大于30 m的测量表面（半球）面积计算公式为：

S =2×π×R （ 2）

式中：S 为测量表面（半球）面积，m2；R为变压器及冷却设备的几何中心到远场中考虑位置的距离，m。

旧版标准中测量表面积计算公式比较复杂，公式的复杂性往往导致结果差异小于1 dB。新版标准调整后统一为单一公式，使得测量结果更加准确。

新版标准中对所有描述基准发射面和测量表面积的图都按照确定声功率级的包络法进行了修改。高度h 应从被试变压器所在的地面算起。如果试品下方有支撑，包括车轮、运输车和托盘等支撑结构，除非支撑结构足够大，提供的声音特性可视为反射面，才可将此支撑结构视为地面。新版标准中还增加了示意图，解释了干式空心电抗器确定基准发射面、测量表面积和规定轮廓线的方法。

4 传声器的位置和测量距离

新版标准规定对于步行测量方式，传声器沿试品规定轮廓线的最大移动速度为1 m/s，且以固定速度移动。对于逐点测量方式，沿规定轮廓线上至少应设置8个传声器位置，且彼此间距大致相等，间隔不大于1 m。在每个位置应尽量保持相同的测量时间，不低于3 s。对比旧版标准规定的至少应设置6个传声器位置[3]，新版标准增加了测点以及采用不同测量方式的具体测试要求，提高了测试结果的准确性。

测量距离定义为基准发射面与测量表面之间的水平距离。新版标准规定，为了减轻近场效应的影响，提高测试数据的准确性，测量距离调至1 m。但对于配电变压器和试验场地受限、信噪比低的情况和为了健康和安全考虑时，测量距离仍维持在0.3 m。

5 空间平均声压级计算

总的空间平均A计权声压级可通过公式计算：

式中： 为传声器位置总数； LpAi为在第i个传声器位置测得的总的A计权声压级。

旧版标准规定当各"LpAi值间的差别不大于5时，可用简单的算数平均值来计算，此平均值与按公式计算出的值之差在0.7 dB范围内，新版标准取消了算数平均值计算方法，统一采用公式（3）计算，提高了计算结果的可靠性。

以400 kVA油浸式配电变压器为例，举例说明按照新版标准测定变压器声级时传声器和测量距离的布置方法，并对比声压级计算两种方法的差异说明新版标准计算方法的合理性。

声级测量点布置图如图1所示，测量点布置10个，测量点间的平均距离为0.7 m，与基准发射面平均距离为0.3 m。

采用逐点测量法，利用声级计对每个传感器位置逐一测量，10个测量点的A计权声压级（dB）为：41.5、42.6、41.0、41.2、40.9、44.3、43.2、41.3、40.1、41.2。

按照旧版标准取算数平均值，总的空间平均A计权声压级计算结果为41.7 dB；按照公式（3）计算，声压级计算结果为42.2 dB。由此可见，两种算法相差0.5 dB，新版标准的算法更加严谨。

6 环境修正值K

新版标准中声压法强化了对声反射的修正，标准规定宜采用通过测量试验室混响时间获得的与频率有关的试验室吸声面积A 的值，进而根据新版标准中公式（12）[1]可求得环境修正值K 的值。如果K值由吸声系数表2导出，则平均吸声系数要能正确反映试验室或生产厂的表面状况。

对比旧版标准，新版标准中对试验室吸声面积A的计算做了如下修改：

式中：A 为试验室吸声面积，单位为平方米（m2）； 为表示局部表面的吸声系数（见表1）；SVi为表示与对应的试验室（墙壁、天棚和地面）局部表面的面积，m2。

旧版标准中吸声面积只选取一个平均吸声系数。新版标准中吸声面积依据试验室或生产厂的实际情况与局部面积的总和相匹配，包括地面、墙壁等，涵盖更加全面，对声反射的修正结果更加准确。

7 结 论

本文比对分析了GB/T 1094.10—2022《电力变压器 第10部分：声级测定》和GB/T 1094.10—2003《电力变压器 第10部分：声级测定》新旧两版标准中内容的变化，列举了新版标准中增加、调整的主要内容，可以为检测机构对变压器声级测定试验项目的检测提供依据，也为生产企业提供参考。GB/T 1094.10—2022结合当前变压器产品的发展方向，进一步满足了能效、环境等因素的影响，满足了当前声级测定试验项目的发展需求。

参考文献

[1]全国变压器标准化技术委员会.电力变压器 第10部分：声级测定：GB/T 1094.10—2022[S].北京：中国标准出版社，2022.

[2]知乎. 计权声级与倍频程（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]全国变压器标准化技术委员会.电力变压器 第10部分：声级测定：GB/ T 1094.10-2003[S].北京：中国标准出版社，2003.

作者简介

刘嘉，通信作者，硕士，高级工程师，研究方向为检验检测。

（责任编辑：袁文静）