一、引言

　　環氧樹脂澆注干式變壓器由于其免維護、高可靠性、無污染、難燃防火及壽命終結后可回收利用等特征而受到重視和推廣，在工礦企業、電站、機場、地鐵、海洋鉆井平臺等領域獲得廣泛應用。隨著社會的發展和進步，可持續發展成為必然選擇，人們在關心產品質量的同時，也越來越注重產品的環保問題。本文從ISO14001環境保護管理標準的概念出發，分析環氧樹脂澆注型干式變壓器在設計、制造、運行等過程中的環保問題，并探討壽命終結后的產品回收處理技術和方法。

　　二、環氧樹脂澆注干變環保特性

　　ISO14001環境保護管理標準是企業制訂環境方針、建立環保運作體系、遵守環保運作管理規章的指導規范。它要求企業在產品設計過程融入環保的理念并尋求資源消耗最小化，在制造過程中嚴格遵守相應的環保法規，并對可能對環境產生的負面影響作出積極的預防。下面從設計制造、運行、最終處置三個方面來闡述環氧澆注干變的環保特性。

　　1.設計制造時的環保特性

　　環氧樹脂以其優良的電氣絕緣性能、機械強度和耐熱老化特性在變壓器制造上獲得成功應用，從小型單相低壓電源干式變壓器發展到今天單臺容量達20MVA的大型三相干式電力變壓器。在環氧樹脂澆注干變制造中，環氧樹脂復合材料主要應用在線圈澆注絕緣、鐵心綁扎涂覆、以及各種絕緣成型件。

環氧樹脂澆注干變結構設計時，選用環氧樹脂作為固體絕緣，這種絕緣技術本身賦予了變壓器運行時無油化、難燃防火、易于回收的環保特性；真空澆注技術可避免線圈內產生氣泡，降低局放，提高產品壽命；線圈整體玻璃纖維加強，一體化澆注成型，大大提高了產品抗突發短路能力；線圈的密封結構，使產品具備防潮、隨時投運、耐污、免維護等特點[1]。安全、可靠的運行實踐，證明了設計制造技術的先進性。

　　環氧樹脂澆注式干變和OVDT浸漆式干變涉及有機材料的制造環節的對比見表1，其最大的差異在于高壓線圈的制造，環氧樹脂澆注式干變線圈真空澆注時無揮發物、澆注后搬運無滴淌物，固化過程中基本無廢氣排放；而OVDT干變的浸漆過程存在滴漏污染問題，對使用溶劑漆生產OVDT干變時，其溶劑揮發造成的污染就比較嚴重，即使是使用無溶劑漆，由于其線圈是敞開式結構，在烘烤固化時的高溫(150℃以上)條件下也會有大量的有機物蒸汽逸出，同樣對環境造成影響。

　　2.運行時的環保特性

　　環氧樹脂固體絕緣干式變壓器，在運行中沒有溫室氣體排放，無油污，難燃防火，環氧樹脂配方中沒有鹵素和硫元素，即使著火燃燒也不會有鹵素化合物以及硫化物等有害氣體的產生，主要燃燒分解產物為H2O、CO2及少量的碳氫化合物等，不會產生有毒氣體，具有較好的運行環保特性。
 

表2

表2列出630KVA油變、澆注干變和OVDT干變總體燃燒熱和可燃物含量。澆注干變只有油浸變壓器燃燒熱的十分之一，即使發生火災也不助燃，沒有火勢蔓延，更不會出現 燃燒高溫發生爆炸性災難的情況。雖然環氧澆注干變在線圈中使用樹脂相對較多較集中，但OVDT 干變整體卻使用了大量的絕緣成型件，從表2還可看出OVDT干變的可燃物的總體含量較環氧澆注干變 還要多，再加上其線圈的燃燒表面積較大，阻燃防火性能不如環氧澆注干變；對環氧澆注干變而言， 由于燃燒時玻璃纖維和石英粉的結構阻燃，能有效阻隔氧氣和線圈內部可燃物之間的接觸，從而大大 延緩了線圈著火時的火勢蔓延速度。 

　　環氧澆注干變較容易通過歐洲共同體標準HD464 S1中規定的關于耐環境冷熱 沖擊試驗E(environmental criterions)、耐氣候凝露試驗C(climatic criterions)、防火燃燒試驗F(fire behaviour criterions)三項特殊試驗要求，國內外有多家公司的環氧澆注干式變壓器 通過了該標準要求的特殊試驗項目的測試。表3數據是環氧澆注干式變壓器的燃燒性能試驗數據[2]，這種燃燒放熱量低、適度燃燒自熄性、煙量少、無毒害氣體產生等特點是電氣設備火災防護所最期望的，尤其是在人口密集場所或生活區使用的變壓器。

　　3.最終處置時的環保特性

　　產品壽命終結后的最終處置原則是回收利用可再生資源，環保處理廢棄物料。對環氧樹脂澆注干式變 壓器而言，就是拆解變壓器，回收鋼結構件及硅鋼片；分解線圈，回收銅(鋁)導體；剩余的少量環氧樹脂絕緣材料進行環 保處理，這包括有三種途徑：焚燒(發電)、地下填埋、粉碎后用作建筑材料。

　　樹脂基復合材料制造和使用的歷史比較悠久、數量巨大，主要應用領域為建筑工程(玻璃鋼)、 汽車工業、化工防腐、涂料油墨、體育生活用品、電子電氣絕緣、航空航天等。用于電氣絕緣的樹脂材料估計不到總量 的1%。所有例舉行業都存在廢棄物處理問題，環保企業早就使用了相應的成熟技術和設備一直在處理著這些常見的復 合材料廢棄物。

　　在自然環境下堆放或填埋時，環氧樹脂和NOMEX紙都不會被生物降解，自然條件下的酸堿風化作用 的化學降解進程是非常緩慢的，但都不會造成對水體或周圍環境的污染。焚燒(發電)是可行的處理手段。環氧樹脂的 燃燒分解產物及其含量取決于樹脂體系的成份、燃燒溫度和氧氣含量。氧氣含量越高、燃燒溫度越高則燃燒越充分，釋 放氣體中的有害成份和煙塵就越少。純環氧樹脂在高于490℃焚燒時就可以充分燃燒，可在普通垃圾焚燒爐中處理，燃燒 產物相當于木材燃燒釋放的氣體和煙塵；而Nomex紙的燃燒卻需要800℃以上的高溫，燃燒處置相對較難，需要專用的高 溫焚燒爐處理。

　　三、最終處置及回收技術

　　1.運行于歐洲的處理設備和技術

　　環氧澆注干變在歐洲的應用走過近40年的路，有些產品開始陸續退役進入回收處理階段，環保意識較強的歐洲人早就做好了準備。其回收處理流程如下：
 

由制造商負責廢舊汽車的回收處理在歐洲已成為一種法規，也開創了企業強制性參與環保的先河。汽車工業再生材料回收率接近70%，拆解復雜；而變壓器的拆解相對簡單，銅和鐵等有價物回收率可達90%以上，再生經濟價值明顯，剩下的少量絕緣材料廢棄物送環保公司專業化處理。

　　線圈中金屬導體和非金屬絕緣的分離可采用多種設備和技術。圖1、2展示出部分運行中的設備。線圈的分離有以下兩種途徑：

　　方法一：將線圈破碎，分揀已分離的大塊的導體和固體絕緣，對剩余的部分再分切成硬幣大小的碎塊，利用金屬和非金屬的電磁性能差異進行機械化自動篩選。見圖1、2。
 

方法二：將線圈夾持破碎，見圖3，人工分揀已分離的大塊的導體和固體絕緣，逐層剝離金屬導體和絕緣材料。
 

2.線圈分離原理

　　上述安裝運行在歐洲的設備，其工作原理是利用樹脂基纖維復合絕緣材料的冷脆性和金屬導體的延展性之間的顯著差異，通過在常溫或低溫環境下破碎線圈(人工砸擊破碎、壓力機擠壓破碎、或拉力機引拔破碎)，促使金屬和絕緣材料大面積分離，然后人工清理分揀，或進一步機械切碎后利用金屬和非金屬的差異進行機械化自動篩選。這種機械化自動篩選方法適合于大規模處理的專業化回收工廠(或環保公司)使用。

　　還有一種值得探索和實踐的方案是：利用樹脂纖維復合絕緣材料在比如250℃高溫下喪失力學強度而金屬導體依然保持相當于室溫強度的力學性能的顯著差異，通過退繞導體(即繞線過程的逆過程，箔式線圈最容易退繞)的辦法分離金屬導體和絕緣材料。

　　四、結束語

　　環氧樹脂澆注干式變壓器是一種清潔環保的電力設備，在設計制造、運行、最終處置全過程均符合ISO14001及有關環保標準和法規的要求。壽命終結后完全可拆解并回收有價材料，回收利用率可達90%以上。已有成熟的處理技術和設備用于分離澆注線圈中的導體和樹脂絕緣材料，拆解出的樹脂絕緣材料可綜合利用、焚燒(發電)、或填埋處理等。