Σε ορισμένες περιπτώσεις, δεν επιτρέπεται η εγκατάσταση μετασχηματιστών με μόνωση ορυκτελαίου λόγω της ευφλεκτότητας του ορυκτέλαιου. Ήδη από τη δεκαετία του 1930, το συνθετικό λάδι που κατασκευάζεται από πολυχλωριωμένα διφαινύλια (PCB) πληρούσε εν μέρει τους κανονισμούς που περιορίζουν τη χρήση λαδιού μετασχηματιστή. Λόγω της μη βιοδιασπώμενης φύσης τους, τα πολυχλωριωμένα διφαινύλια δεν ευνοούν το περιβάλλον και τελικά θα εισέλθουν στην τροφική αλυσίδα. Επιπλέον, αυτό το υλικό σχετίζεται στενά με την επιβλαβή ουσία διοξίνη, έτσι πολλές χώρες στον κόσμο έχουν σταματήσει να χρησιμοποιούν αυτό το υλικό για την κατασκευή λαδιού μόνωσης μετασχηματιστών.
Το λάδι σιλικόνης και το μονωτικό λάδι συνθετικού εστέρα έχουν υψηλά σημεία ανάφλεξης, καλή θερμική αγωγιμότητα και χαμηλό ιξώδες σε χαμηλές θερμοκρασίες. Λόγω αυτών των ιδιοτήτων, αυτή τη στιγμή χρησιμοποιείται ευρέως σε όλο τον κόσμο. Αυτή η ολοκληρωμένη απόδοση μπορεί να καλύψει τις ανάγκες των σχεδιαστών και των κατασκευαστών μετασχηματιστών για την παραγωγή μη εύφλεκτων μετασχηματιστών. Ως εκ τούτου, με την εξαφάνιση των πολυχλωριωμένων διφαινυλίων, η αγορά αυτού του τύπου μονωτικού λαδιού συνεχίζει να επεκτείνεται. Σε γενικές γραμμές, αυτοί οι μετασχηματιστές είναι συμβατικής δομής, γεμάτοι με ελαφρώς βελτιωμένο ορυκτέλαιο ή πολυχλωριωμένα διφαινύλια. Εάν χρησιμοποιηθούν τα πλεονεκτήματα αυτού του λαδιού, μπορούν να λειτουργήσουν κανονικά σε θερμοκρασίες ελαφρώς υψηλότερες από το ορυκτέλαιο. Το πιο σημαντικό πράγμα είναι να αναζητήσετε πρώτα εναλλακτικές λύσεις για το μονωτικό χαρτί. Δεύτερον, η υψηλή θερμοκρασία λειτουργίας ισοδυναμεί με υψηλή πυκνότητα ρεύματος, η οποία οδηγεί σε υψηλές απώλειες φορτίου και αυξημένο λειτουργικό κόστος, αποκλίνοντας από την αρχική τιμή του προϋπολογισμού κόστους.
Εμπειρογνώμονες από πολλά ιδρύματα έχουν αναπτύξει μεθόδους για την εξαγωγή πολυχλωριωμένων διφαινυλίων από μετασχηματιστές, την έγχυση άλλων υγρών στους μετασχηματιστές και τον σωστό χειρισμό των πολυχλωριωμένων διφαινυλίων. Όμως αυτή η διαδικασία είναι δύσκολο να εφαρμοστεί γιατί πολλές χώρες έχουν νομοθεσία που θέτει πολύ χαμηλά όρια για την περιεκτικότητα σε πολυχλωριωμένα διφαινύλια. Είναι δύσκολο να εξαλειφθούν ίχνη πολυχλωριωμένων διφαινυλίων από τους μετασχηματιστές και το κόστος είναι εξαιρετικά υψηλό. Το πολυχλωροδιφαινύλιο μπορεί να παραμείνει στα κενά μεταξύ της μόνωσης, των συρμάτων και των φύλλων πυρήνα σιδήρου, επομένως μετά από επαναλαδίωση για ένα χρονικό διάστημα, θα φτάσει σε απαράδεκτα επίπεδα. Το αποτέλεσμα της επαναλίπανσης είναι η μείωση της αξιοπιστίας του μετασχηματιστή και οι μετασχηματιστές που είναι γεμάτοι με αυτό το μονωτικό λάδι θα πρέπει να εκκενώνονται με ασφάλεια ή να αντικαθίστανται.
1. Λάδι σιλικόνης
Το λάδι σιλικόνης είναι ένας τύπος προϊόντος Duokaoning που χρησιμοποιείται συνήθως σε μετασχηματιστές, το οποίο έχει περιορισμένη απόδοση καύσης. Το λάδι σιλικόνης είναι ένα συνθετικό υλικό κοινώς γνωστό ως πολυδιμεθυλοσιλοξάνιο, που χαρακτηρίζεται από τη θερμική του σταθερότητα και τις χημικές του ιδιότητες. Το λάδι σιλικόνης χρησιμοποιείται ευρέως στους τομείς της ιατρικής, των καλλυντικών και παρόμοιων βιομηχανιών εδώ και πολλά χρόνια και έχει επιτύχει καλά αποτελέσματα εφαρμογής.
Το σημείο ανάφλεξης του λαδιού σιλικόνης είναι πολύ υψηλό. Όταν η θερμοκρασία του λαδιού είναι κάτω από 350 βαθμούς, δεν θα καεί, ακόμα κι αν υπάρχει ανοιχτή φλόγα στην επιφάνεια του λαδιού. Η θερμότητα που παράγεται κατά την καύση του λαδιού σιλικόνης είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή των οργανικών υγρών. Έχει πολύ χαμηλή τιμή καύσης και το μοναδικό του χαρακτηριστικό είναι ότι το στρώμα πυριτίου που σχηματίζεται στην επιφάνεια του λαδιού σιλικόνης μπορεί να περιορίσει πολύ την είσοδο αέρα. Οι μετασχηματιστές διανομής χρησιμοποιούν λάδι σιλικόνης εδώ και πολλά χρόνια. Υπάρχουν χιλιάδες μετασχηματιστές διανομής λαδιού σιλικόνης σε λειτουργία αυτήν τη στιγμή. Η ονομαστική χωρητικότητα αυτών των μετασχηματιστών είναι κυρίως 250kV · A~3MV · A, με επίπεδα τάσης 11~36kV. Επιπλέον, έχουν κατασκευαστεί μετασχηματιστές διανομής έως 9MV · A και επίπεδα τάσης 66kV
2. Υγρό συνθετικού εστέρα
Οι σύνθετοι εστέρες ή οι παρεμποδισμένοι εστέρες έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε λιπαντικά λιπαντικά και υδραυλικά πεδία μετάδοσης υψηλής θερμοκρασίας-, ειδικά σε αεριοστρόβιλους, και συνήθως χρησιμοποιούνται ως ρευστά μεταφοράς θερμότητας. Από αυτή την άποψη, οι συνθετικοί εστέρες έχουν αντικαταστήσει σε μεγάλο βαθμό το πετρέλαιο και πολλά ασταθή ή τοξικά συνθετικά έλαια.
Έχει αναπτυχθεί ένα παρόμοιο συνθετικό λιπαντικό εστέρα, το οποίο μπορεί να καλύψει τις τεχνικές απαιτήσεις του μονωτικού λαδιού υψηλής τάσης{{0}. Ως μονωτικό λάδι, χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε μετασχηματιστές και εναλλάκτες βρύσης.
Η Mica and Insulators Limited στο Ηνωμένο Βασίλειο έχει αναπτύξει έναν συνθετικό εστέρα που ονομάζεται Middle7131 Transformer Insulation Oil. Έχει υψηλό σημείο ανάφλεξης 310 μοιρών και σημείο αυτανάφλεξης 435 μοίρες. Αυτός ο συνθετικός εστέρας έχει επίσης εξαιρετική λιπαντικότητα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορους τύπους συσκευών εξαναγκασμένης ψύξης (αντλίας).
Το υλικό συνθετικού εστέρα Midel 7131 ήταν αρχικά μια μεγάλη ποσότητα φυτικών-ενώσεων και η τοξικότητά του έχει αποδειχθεί πολύ χαμηλή. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η τοξικότητά του είναι πολλές φορές χαμηλότερη από το εξαιρετικά διυλισμένο πετρέλαιο. Μπορεί να επιτύχει πλήρη βιοαποδόμηση και είναι ακίνδυνο για τη θαλάσσια ζωή.
3. Φυσικοί εστέρες
Αν και οι φυσικές ιδιότητες των υγρών συνθετικών εστέρων τα καθιστούν το καλύτερο διηλεκτρικό από άποψη πυραντίστασης, το υψηλό κόστος των υγρών εστέρα περιορίζει την ευρεία εφαρμογή τους σε σύγκριση με όλα τα άλλα υπάρχοντα μονωτικά υγρά. Όμως από τα τέλη της δεκαετίας του 1990, με τη σημαντική μείωση του κόστους των εστερικών υγρών και την ανάπτυξη συνθετικών υγρών εστέρων που μπορούν να βιοδιασπαστούν πλήρως, άρχισε να έχει μια συγκεκριμένη αγορά. Αυτό το υγρό εστέρα, που αναπτύχθηκε από την Cooper Power Systems στις Ηνωμένες Πολιτείες, χρησιμοποιείται ευρέως στις Ηνωμένες Πολιτείες από το 2006. Η εμπορική του ονομασία είναι EnvirotempFR3. Αυτό το μονωτικό υγρό είναι κατασκευασμένο από κραμβέλαιο και έχει αναμφίβολα πλήρη βιοδιασπασιμότητα.
Το σημείο ανάφλεξης του υγρού EnvirotempFR3 είναι 360 μοίρες και το σημείο ανάφλεξης είναι 330 μοίρες. Ως εκ τούτου, έχει την υψηλότερη αντίσταση ανάφλεξης των μη εύφλεκτων υγρών που κυκλοφορούν αυτή τη στιγμή στην αγορά.
Η απόδοση των υγρών εστέρα μπορεί να συγκριθεί με άλλα μονωτικά υλικά και εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται συνήθως στην κατασκευή μετασχηματιστών. Έχει εξαιρετική χημική σταθερότητα, η οποία παραμένει αναλλοίωτη στο χρόνο. Οι εξαιρετικές διηλεκτρικές ιδιότητές του επαρκούν για να καλύψουν τις ανάγκες των διακοπτών βρύσης και του φορτίου των διακοπτών βραχυκυκλώματος-. Για μετασχηματιστές γεμάτους λάδι, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ανακυκλωμένο υγρό για την πλήρωση του μετασχηματιστή. Ωστόσο, κατά την πλήρωση με ανακύκλωση, πρέπει να αναγνωριστεί ότι υπάρχουν επί του παρόντος πολλά υγρά μέσης ποιότητας με χαμηλότερα σημεία ανάφλεξης που θα επηρεάσουν την απόδοση ανάφλεξης του μικτού υγρού.
Σε σύγκριση με το ορυκτέλαιο, τα εστερικά υγρά έχουν χαμηλό ιξώδες και καλύτερη απόδοση ψύξης από όλα τα μη εύφλεκτα υγρά. Έχει καλή συγγένεια με το νερό και η υδατοδιαλυτότητά του είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του ορυκτελαίου. Ο κατασκευαστής συμπεραίνει ότι αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί να θεωρηθεί ως ένα από τα κύρια πλεονεκτήματά του. Εάν το EnvirotempFR3 χρησιμοποιείται για την πλήρωση ενός μετασχηματιστή με μονωτικό υλικό υψηλής υγρασίας, η ικανότητα ταχείας απορρόφησης νερού θα έχει καλή επίδραση απορρόφησης στην υγρασία στο μονωτικό χαρτί. Ο κατασκευαστής κατέληξε επίσης στο συμπέρασμα ότι αυτό το φαινόμενο απορρόφησης νερού θα περιορίσει τη διάσπαση των μοριακών αλυσίδων στο μονωτικό χαρτί, επομένως φαίνεται ότι θα συμβάλει επίσης στην παράταση της διάρκειας ζωής των μετασχηματιστών.
Από την άλλη πλευρά, το υγρό EnvirotempFR3 έχει κακή σταθερότητα στην οξείδωση. Σε κανονικές θερμοκρασίες λειτουργίας, θα οξειδωθεί γρήγορα. Επομένως, οι μετασχηματιστές με λάδι πρέπει να αποφεύγουν την είσοδο στον αέρα και να διαθέτουν συσκευές στεγανοποίησης τύπου διαφράγματος. Όταν το υγρό είναι σε κατάσταση λεπτής μεμβράνης, η οξείδωση θα ενταθεί. Επομένως, οι περισσότεροι κατασκευαστές πρέπει να "επανασυσκευάσουν" τις σφήνες για τα ενεργά συστατικά που αφαιρούνται από τη δεξαμενή λαδιού στην περιέλιξη και να σφίξουν οποιαδήποτε συρρίκνωση που προκαλείται από τη βύθιση και το στέγνωμα για να περιορίσουν την είσοδο αέρα όσο το δυνατόν γρηγορότερα. Λόγω της οξείδωσης, τα μόρια του εστέρα μπορούν να σχηματίσουν πολυμερή μακράς{{6}αλυσίδας, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός οξειδωμένου "επιφανειακού στρώματος" που έρχεται σε επαφή με τον αέρα. Υπό οξείδωση, τα μόρια μακράς-αλυσίδας θα παραμείνουν στο υγρό και θα αυξήσουν το ιξώδες του, επηρεάζοντας έτσι τον ρυθμό ροής και την επίδραση ψύξης του λαδιού
Η περίοδος ανοχής της πλήρωσης με υγρό εστέρα πρέπει να είναι ελαφρώς υψηλότερη από αυτή της πλήρωσης ορυκτελαίου, καθώς η διάχυση φυσαλίδων του είναι πιο αργή από αυτή της πλήρωσης ορυκτελαίου. Η παρακολούθηση της κατάστασης του EmvirotempFR3 είναι η ίδια με αυτή του ορυκτέλαιου και μπορούν να ληφθούν δείγματα για ανάλυση. Ωστόσο, το υδρογόνο που παράγεται από αυτή την υγρή εκκένωση είναι χαμηλότερο από αυτό του ορυκτελαίου και η υπερβολική θερμική καταπόνηση θα οδηγήσει σε αύξηση του όγκου του αερίου. Το EnvirotempFR3 δεν είναι συμβατό με πυριτικά υγρά.
