GB/T 32524.2-2016 声学 声压法测定电力电容器单元的声功率级和指向特性 第2部分：反射面上方近似自由场的工程法

中华人民共和国国家标准

声学声压法测定电力电容器单元的声功率级和指向特性

第2部分：反射面上方近似自由场的工程法

Acoustics-Determinationofsoundpowerlevelanddirectivitycharacterofpowercapacitorusingsoundpressure-

Part2：Engineeringmethodsforanessentiallyfreefieldoverareflectingplane

GB/T32524．2-2016

发布部门：中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

中国国家标准化管理委员会

发布日期：2016年02月24日

实施日期：2016年09月01日

前言

GB/T32524《声学声压法测定电力电容器单元的声功率级和指向特性》分为两个部分：

——第1部分：半消声室精密法；

——第2部分：反射面上方近似自由场的工程法。

本部分是GB/T32524的第2部分。

本部分按照GB/T1．1-2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本部分由中国科学院提出。

本部分由全国声学标准化技术委员会(SAC/TC17)归口。

本部分起草单位：合肥工业大学、南方电网科学研究院有限责任公司、深圳中雅机电实业有限公司、中国科学院声学研究所、桂林电力电容器有限责任公

司、北京市劳动保护科学研究所、浙江大学。

本部分主要起草人：李志远、黄莹、方庆川、程明昆、梁琮、吕亚东、李晓东、徐欣、旷冬伟、李孝宽、陆益民、黄成、陈章位。

引言

为了能对电力电容器辐射的噪声进行统一评价和比较，并能为电力系统具体工程项目的噪声设计与控制提供依据，本部分规定了在一个反射面上方近似自由

场的环境中，采用声压法测定电力电容器单元在工程要求的工况条件下辐射的噪声声功率级及指向特性的工程级方法。为了保证本部分的测量能达到GB/T19052

规定的工程级（2级）测量要求，本部分重点对电力电容器进行模拟实际工况加载、测试仪器的选择与使用、测试环境的要求、安装条件、测量面与测点布置等

问题给出了具体的规定。

本部分规定的方法用频带声级或A计权声级测定电力电容器单元的声功率级和表达指向特性。

根据本部分的方法测定的声功率级及指向特性，可用于对同类电力电容器单元的噪声质量水平进行比较、为具体工程项目的噪声设计提供依据。

1范围

GB/T32524的本部分规定了电力电容器单元（以下简称电容器单元）在一个反射面上方近似自由场的条件下，通过在包围电容器单元的测量表面上测量的声

压级来确定电容器单元声功率级的方法，本部分测量的不确定度符合GB/T19052的工程级（2级）要求。

本部分的测试频率范围为包括中心频率为125Hz～2000Hz的倍频带或中心频率为100Hz～3150Hz的1/3倍频带，根据需要，频率范围可以扩大或者缩小，但测

量环境应符合频率范围的要求。

本部分适用于标称电压1kV及以上的交流滤波电容器、直流滤波电容器、并联电容器等，其他电力电容器可参考本部分执行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修

改单）适用于本文件。

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GB26861-2011电力安全工作规程高压试验室部分

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3．1声压soundpressure

p

瞬时压强与静态压强之差。

注：单位为帕斯卡(Pa)。

[GB/T3767-2016，定义3．1]

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3．2声压级soundpressurelevel

L

p

声压p的平方与基准声压p的平方之比的以10为底的对数的10倍，用分贝(dB)表示。

0

式中：

-6

p——基准值，p＝20×10Pa。

00

注：要标明所使用的频率计权或频带宽度及时间计权，例如，具有S（慢）时间计权的A计权声压级是L。

pAS

[GB/T3767-2016,定义3．2]

3．3时间平均声压级time-averagedsoundpressurelevel

L

p,T

在指定的持续时间间隔T（起始于t，终止于t）内，声压p平方的时间均值与基准值平方之比，取以10为底的对数的10倍，用分贝(dB)表示。

12

式中：

-6

p——基准值，p＝20×10Pa。

00

注1：由于时间平均声压级必须在一确定的测量时间间隔内测定，故一般省略下标“T”。

注2：时间平均声压级采用A计权时，可表示为L，通常用符号L表示。

pA·TpA

[GB/T3767-2016，定义3．3]

3．4声功率soundpower

P

测量面元上一点的声压p与面元上该点质点速度的法向分量u的乘积在整个测量面上积分。

n

注：声功率的单位是瓦(W)。

[GB/T3767-2016，定义3．20]

3．5声功率级soundpowerlevel

L

W

声源的声功率P与基准值P之比的以10为底的对数的10倍，用分贝(dB)表示。

0

式中：

P——基准值，P＝10-12W。

00

注：要标明所使用的频率计权或频带宽度，如A计权声功率级表示为LWA。

[GB/T3767-2016，定义3．21]

3．6离散音discretetone

导致有音调感觉的周期性声压变化。

注1：离散音可以是纯正弦变化（有时称为“纯音”）的声音，其频谱由正弦频率值处的单个的尖峰组成；也可以是非正弦变化的声音，其频谱由基频上的

尖峰和在基频的谐波上出现的其他尖峰组成。

注2：滤波电容器等电力设备工作时辐射的声音时典型的离散音。

3．7自由声场freesoundfield

无边界的均匀各向同性媒质中的声场。

注：实际上，自由声场就是在测试频率范围内边界或其他干扰物体的反射可以忽略不计的声场。

[GB/T3767-2016，定义3．6]

3．8反射面reflectingplane

安装被测噪声源的声反射平面。

[GB/T3767-2016，定义3．8]

3．9反射面上的自由声场freesoundfieldoverareflectingplane

在无限大的放射平面之上，没有其他障碍的半空间的自由声场。

[GB/T3767-2016，定义3．7]

3．10基准体referencebox

恰好包围被测声源所有主要辐射部件和安装声源的测试台架，并终止于安置被测声源反射平面上的假想平行六面体。

注：应使用尽可能小的测试台。

[GB/T3767-2016，定义3．10]

3．11声源特性尺寸characteristicsourcedimension

d

0

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从坐标系原点到基准体最远点的距离，单位为米(m)。

[GB/T3767-2016，定义3．11]

3．12测量距离measurementdistance

d

从基准体到平行六面体测量面的距离，单位为米(m)。

[GB/T3767-2016，定义3．12]

3．13测量面measurementsurface

面积为S，包围被测声源并在其上面布置传声器测点测量声压级的假想面，它终止于声源所在的反射面。

[GB/T3767-2016，定义3．14]

3．14背景噪声backgroundnoise

来自被测噪声源以外的其他声源的所有噪声。

注1：背景噪声包含空气声、结构振动噪声和仪器中的电噪声。

注2：在电容器噪声测量时的背景噪声还要考虑电容器运行时加载设备的噪声影响。

[GB/T3767-2016，定义3．15]

3．15背景噪声修正值backgroundnoisecorrection

K

1

对测量面上每个传声器位置处测量的时间平均声压级平均值（能量平均）进行背景噪声影响修正的值。

注1：背景噪声修正用分贝(dB)表示。

注2：背景噪声修正与频率有关，修正值用K表示，其中ƒ是相应的中心频率，在A计权时用K表示。

1ƒ1A

[GB/T3767-2016，定义3．16]

3．16环境修正值environmentalcorrection

K

2

考虑测试环境的声反射和声吸收对测量面上所有传声器位置处的时间平均声压级平均值（能量平均）的影响所进行修正的值。

注1：环境修正值用分贝(dB)表示。

注2：环境修正与频率相关。在某个频带下修正记为K，其中ƒ表示相关频带中心频率，在A计权情况下记为K。

2ƒ2A

注3：一般情况下，环境修正取决于测量表面积S，通常K2随着S的增大而增大。

[GB/T3767-2016，定义3．17]

3．17测量面的时间平均声压级surfacetime-averagedsoundpressurelevel

在测量表面上所有传声器位置处经背景噪声修正和环境修正后的时间平均声压级的平均值（能量平均），用分贝(dB)表示。

[GB/T3767-2016，定义3．18]

3．18表观指向性指数apparentdirectivityindex

被测声源在第i个传声器位置方向辐射的声音相对于测量面的声辐射平均值相差程度的度量：

式中：

L——被测声源运行时，在测量面上第i个传声器位置经背景噪声修正后的时间平均（或单一事件时间积分）声压级，用分贝(dB)表示；

pi(ST)

——被测声源运行时，在测量面上所有传声器位置的时间平均（或单一事件时间积分）声压级的平均值，用分贝(dB)表示；

K1——背景噪声修正值，用分贝(dB)表示。

注1：表观指向性指数用分贝(dB)表示。

注2：表观指向性指数由经过背景噪声修正的被测声源的声压级确定，但声学环境的影响没有进行修正。

[GB/T3767-2016，定义3．24]

3．19电容器单元capacitorunit

由一个或多个电容器元件组装于单个外壳中并连有引出接线端子的组装体。

[GB/T20994-2007，定义1．3．2]

3．20并联电容器shuntcapacitor

并联连接于电力网中，主要用来补偿感性无功功率以改善功率因数的电容器。

[GB/T20994-2007，定义1．3．16]

3．21交流滤波电容器ACfiltercapacitor

可用于与其他配件连接在一起，如与电抗器和电阻器连接在一起，对一种或多种谐波电流提供一低阻抗通道的电容器单元或电容器组。

[GB/T20994-2007，定义1．3．15]

3．22直流滤波电容器DCfiltercapacitor

用于减少直流母线谐波的电力电容器。

4测试环境及要求

4．1概述

适用本部分的测试环境为：

a)适当隔离背景噪声（见4．2），并在一个反射面上方提供自由声场的平坦的测试室（半消声室）。

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b)适当隔离背景噪声（见4．2）并能将混响场对测量面声压的有限影响进行环境修正的平坦的区域。

应避免环境条件（如强电场或磁场、风、气流冲击、高温或低温）对传声器产生不利影响。应遵循生产厂商关于不利环境对测量仪器影响的说明。

在户外区域，应注意尽量减少不利气象条件（例如温度、湿度、风、降水等）对声传播和测量频率范围内声音产生的影响以及在测量过程中背景噪声的影

响。

当反射表面不是地面或者不是测试室表面的一个完整的组成部分时，需要特别注意，以保证该平面不辐射任何明显的由于振动引起的声音。

4．2背景噪声判据

4．2．1背景噪声相对值判据

在测量表面上的所有传声器位置上背景噪声的时间平均声压级应比对应位置未经背景噪声修正的被测电容器单元的时间平均声压级至少低6dB，最好低

15dB以上。对于频带的测量，在测量频率范围内的每个频带都应当满足这个要求。

注：在GB/T3767中还给出了背景噪声绝对值判据，由于相对值判据是优先判据，故本部分对绝对值判据不做要求。

4．2．2频带测量

即使在测试室内的背景噪声极低并得到良好控制的条件下，4．2．1的要求也可能不会对所有频带都满足。因此，为了确定是否符合背景噪声判据，可

以从测量频率范围中剔除那些被测噪声源的A计权声功率级比最高的频带A计权声功率级至少低15dB的频带。

4．2．3A计权测量

如果由频带声级来确定A计权声功率级，则应按以下步骤来确定是否满足背景噪声判据：

a)按照本部分的方法，在测量频率范围内，使用每个频带的数据来计算A计权声功率级；

b)剔除△LP＜6dB的频带后，再重新计算一次A计权声功率级。

如果这两个计算值之间的差值小于0．5dB，则认为符合本部分的背景噪声判据。

注1：如果在测量中使用该判据，应将与传声器信号传输途径相关的电噪声视为背景噪声的一部分。在这种情况下，连同传声器工作时的运行噪声一

起，进行背景噪声测量。

注2：加载系统的噪声在电容器单元不运行时不存在，但电容器单元在噪声测量期间运行时，加载系统也在同时运行，需要注意减少其对测试环境的影

响。

4．2．4不符合判据的陈述

如果没有满足上述背景噪声判据，则测试报告应明确说明不符合本部分中的背景噪声要求，并且在频带测量的情况下，测试报告应当明确不符合标准的

特定频带。此外，报告不得明示或者暗示测量已经“完全符合”本部分。

4．3测试环境的声学要求

4．3．1概述

测试室应当提供一个位于自由声场内部的测量表面，此声场基本上没有来自测试室边界或者附近物体（除地面外）的反射声。

除反射平面以外，测试环境应当没有任何反射物体。

注1：如果邻近被测声源的物体的宽度（例如钢管或承重构件的直径）超过它到基准体的距离的十分之一，则可以认为有反射声。

反射面边界至少应超出测量面在该反射面上投影边界0．5m。在测量频率范围内，反射面的吸声系数应小于0．1。

注2：通常，光滑的混凝土或光滑不透气的沥青表面都可满足此要求。

附录A规定了确定环境修正值K的方法，用以修正测试环境与理想条件下的偏差。按照本部分进行的测量仅对A计权环境修正K≤4dB有效（见4．3．

22A

2，参考文献[26]）。

在满足GB/T6882要求的半消声室内进行的测量，环境修正K2可认为是0。

对于诸如由混凝土或沥青构成的坚硬的平坦地面，且在到声源的距离为从声源几何中心到最低测量点最大距离的10倍之内没有声反射物体，则可认为环

境修正K2小于0．5dB，且可忽略不计。

4．3．2环境修正判据

首先应在不考虑频带数据的情况下，用附录A中的一种方法确定环境修正K2A。然后：

a)如果K2A＞4dB，本部分不适用（见4．3．1）；

b)如果K2A≤4dB，则可按照本部分，在8．2描述的测量面和测点上，进行频带或A计权测量。

如果进行频带测量，则应该按照A．2或A．3．4确定测量频率范围内每个频带对应的环境修正值K，并且应通过频带测量来确定电容器单元的L。应使

2W

用频带声级来计算LWA，见附录B。

4．4测试环境气象条件

气象条件应满足下列要求：

a)气温：15℃～30℃；

b)相对湿度：25％～75％；

c)风速（室外测量时）：≤5m/s。

5仪器与设备要求

5．1声学测量仪器

5．1．1声学测量系统的组成

声学测量系统有两种组成方式：

a)包含传声器、前置放大器、延伸电缆的声级计；

b)由传声器、前置放大器、延伸电缆和多通道数据采集分析仪组成。

5．1．2选择与要求

用于测量声压级的仪器，包括传声器、前置放大器和电缆在内的声学测量仪器系统应当满足GB/T3785．1中规定的1级准确度要求。进行频谱分析时，

使用的滤波器应满足GB/T3241规定的1级精度仪器要求。

传声器应选择自由场传声器。传声器及前置放大器组件与声级计或其他测量仪器之间联接的延伸电缆的编织屏蔽层应紧密或采用铜带绕包屏蔽层，以降

低电磁场的影响。延伸电缆与测量仪器一起只允许单点接地，且接地安全要符合GB/T26861的要求。

采用数据采集分析仪测量时，其ADC分辨率建议在16位以上，频率分辨率优于0．5Hz，通道幅值匹配误差＜±0．05dB，每通道采样频率不小于10kHz，

幅值精度优于0．05dB（信号＞100mV）。

5．1．3校准

每次测量前后，都应当用具有GB/T15173规定的1级准确度的声校准器在测量频率范围内的一个或多个频率点上对整个测量系统进行校准。在不对测量

系统进行任何调试的情况下，测量前、后两次校准的读数之差不应大于0．5dB。如果超过此值，则测量结果无效。

声校准器、满足GB/T3785．1要求的测量仪器系统、满足GB/T3241要求的滤波器以及满足GB/T4129要求的标准声源，都应当在实验室中进行可溯源的

周期性校验。

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除非国家规章另有规定，声校准器和测量仪器系统的校准间隔时间不应超过1年，标准噪声源的校准间隔不超过2年。

5．2谐波加载设备

为了保证达到各次谐波幅值的控制偏差满足7．2的要求，谐波加载回路设备需满足以下条件：

a)谐波信号源

谐波信号源应能在测试频率范围内同时产生10个以上的正弦信号，并且每一个正弦信号的频率、幅值都可以独立调节。为了符合工程级测量的要

求，在本部分的测量中，须使各谐波频率的相对偏差不大于0．2％，各谐波电流输出幅值的相对偏差不大于5％。

b)功率放大器

功率放大器要有足够的输出功率以满足谐波电流同时注入的能量需要，且在测试频率范围内的失真度不大于0．5％。

6电容器单元的安装与要求

6．1概述

被测的电容器单元（以下简称：试品）应符合GB/T20993或GB/T20994的技术条件要求。

试品的安装方式对辐射的声功率会有一定的影响。6．2中规定的安装要求是最接近实际安装状况并使声功率输出变化最小的条件。

6．2安装要求

试品在测试中的安装姿态（平卧、侧卧等）尽可能和实际工程安装设计要求一致。

试品在测试场所可以采取以下两种安装方式中的一种：

a)模拟实际安装方式，将试品通过安装吊攀固定在钢支架上，但应避免钢支架的振动发声；

b)采用悬吊方式，将试品通过安装吊攀悬吊在固定于测试室顶面的尼龙绳上。

注：试验表明，两种安装固定方式测定的声功率级的最大差值不超过0．5dB。

测试时，不论采用何种安装姿态，都应保证试品的下表面与测试室的反射面（地面）平行，且该表面到反射面（地面）的垂直距离为0．8m。

试品外壳和钢支架接地端应按GB/T26861的要求进行安全接地。

7电容器单元的加载

7．1概述

在进行电容器单元声功率级和指向特性测定时，应同时注入具体工程或试验规定的工频电流（或直流电压）和谐波电流。

不同类型电容器单元噪声测试时的试验电流注入电路有所不同，图1～图3分别针对交流滤波电容器单元、直流滤波电容器单元、并联电容器单元的不同试

品，各给出一种供使用参考的噪声测试时的试验电流注入电路示例。

对交流滤波电容器噪声测试时的电流注入中，试品应同时注入基频电流和谐波电流，此时可采用图1所示的桥式电流注入电路。图1中电桥的桥臂分别由规

格、型号和技术参数都相同的4个电容器单元组成，每个桥臂上各连接一个电容器单元，其中一个桥臂上的电容器单元为试品，另外3个桥臂上的电容器单元为陪

试品。

对直流滤波电容器噪声测试时的电流注入中，试品应同时施加直流电压和注入谐波电流，此时可采用图2所示的电流注入电路。

对并联补偿电容器噪声测试时的电流注入中，如果试品中需要注入谐波电流时，应采用图1的电路。如果试品仅需注入工频电流而对谐波电流没有要求，则

可采用图3所示的电流注入电路。

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为了降低工频电源的输入电流或试验变压器容量不够时，可采用并联谐振补偿的方式进行试验，如图1和图3中的补偿电抗器。补偿电抗器的电感量L可按式

(5)进行计算。

式中：

ƒ——测试中施加的工频额定频率，单位为赫兹(Hz)；

C——试品的电容量，单位为法拉(F)。

在进行试品的噪声测试时，须将试品安装在符合4．1要求的声学测试环境中，陪试品和所有加载设备都安装在测试室以外。

在进行试品的噪声测试过程中，应按照GB26861和GB/T16927．1的有关要求进行电力安全操作。

7．2谐波电流的注入

电流注入时先从图1（或图2）电路的谐波电流输入端注入谐波电流，注入到试品的谐波电流值和谐波数应是实际工程规定的值中最主要的谐波，且谐波数不

应少于3个，如工程项目技术规范书中用于噪声计算的谐波电流值中最主要的3个谐波值或其他的试验规定值。

图1（或图2）中，谐波信号源同时发出多个符合上述要求的谐波信号，谐波信号经功率放大器放大后再通过中频变压器施加在图1（或图2）电路的B、D两端

以实现谐波电流的注入。电流互感器（或电压互感器）用来进行谐波注入电流的反馈控制，以此来提高电流注入系统的输出准确性和稳定性。谐波电流注入的同

时，可以通过分析仪等仪器监视输出的各次谐波电流的变化。各次谐波幅值的控制偏差不应大于5％。

7．3工频电流的注入

在谐波电流输入稳定后，再从图1电路的工频电流输入端注入工频电流，注入到试品的工频电流值应是实际规定的值，例如工程项目技术规范书中用于噪声

计算的工频电流值或其他试验规定的值。注入的工频电流幅值控制偏差应不大于1％。

7．4直流电流的注入

对于直流滤波电容器单元的电流注入，在谐波电流输入稳定后，再从图2电路的直流电流输入端注入直流电流，注入到试品的直流电流值应是实际规定的

值，例如工程项目技术规范书中用于噪声计算的直流电流值或其他试验规定的值。注入的直流电流幅值控制偏差应不大于1％。

8测量面与测点位置

8．1测量面

本部分采用各面平行于基准体的平行六面体表面作为测量面。测量面应全部位于半消声室内部空间的区域中。图4是测量面与试品安装位置的示意图。

测量面的面积由式(6)计算：

式中：

a＝d＋0．5L1，单位为米(m)；

b＝d＋0．5L2，单位为米(m)；

c＝d＋L3＋e，单位为米(m)；

L、L、L——分别为基准体的长、宽、高；

123

d——测量距离（本部分取d＝1m）；

e——被测电容器距离地面高度(e＝0．8m)。

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8．2测点位置与传声器指向

在测量表面上布置的测点为9个，测点位置及坐标如图5和表1所示。

测点位置的确定还应满足GB26861和GB/T16927．1有关安全距离的要求，如试品的接线端子对地电压在10kV时，测点距端子应为0．7m。

测试时传声器应在测点位置上垂直指向测量面，如测点位于多个平面的交界处，传声器应指向试品的中心。

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9声功率级的确定

9．1声压级的测量

9．1．1测量方式

可以采用以下方式之一对试品进行倍频程或1/3倍频程或A计权的时间平均声压级L＇pi(ST)(i＝1，2，…9)测量：

a)多点同时测量：用9个传声器（含前置放大器）与数据采集仪器的组合在图4位置同时测量；

b)逐点测量：用带有延伸电缆的声级计或1个传声器（含前置放大器）与数据采集分析仪的组合在图5的9个位置处逐一进行测量。

在测量时间平均声压级之前或之后，应立即在相同测量时间长度上获取每个传声器位置处背景噪声的时间平均声压级L。

pi(B)

9．1．2测量时间长度的选择

待试品的加载电路运行稳定后，才能进行噪声测量。

在试品运行时的时间平均声压级L＇测量过程中，测量时间长度应至少持续15s。

pi(ST)

9．1．3其他

对试品进行噪声测量时，测试人员不应在测试室内。

测试时应同时测量试品周边的气象条件（气温、气压及相对湿度）。

9．2时间平均声压级均值的计算

工频电流和按7．2规定的主要谐波电流共同注入时，试品的测量面传声器位置处的时间平均声压级均值或频带声压级按式(7)计算：

式中：

L＇——被测声源运行时，在第i个传声器位置测得的频带或A计权时间平均声压级