In sommige gevallen is het niet toegestaan om minerale olie geïsoleerde transformatoren te installeren vanwege de ontvlambaarheid van minerale olie. Al in de jaren dertig voldeed synthetische olie gemaakt uit polychloorbifenylen (PCB's) gedeeltelijk aan de regelgeving die het gebruik van transformatorolie aan banden legde. Vanwege hun niet-biologisch afbreekbare aard zijn polychloorbifenylen niet bevorderlijk voor het milieu en zullen ze uiteindelijk in de voedselketen terechtkomen. Bovendien is dit materiaal nauw verwant aan de schadelijke stof dioxine, waardoor veel landen in de wereld zijn gestopt met het gebruik van dit materiaal voor het maken van transformatorisolatieolie.
Siliconenolie en synthetische ester-isolatieolie hebben hoge vlampunten, goede thermische geleidbaarheid en lage viscositeit bij lage temperaturen. Vanwege deze eigenschappen wordt het momenteel wereldwijd veel gebruikt. Deze uitgebreide prestatie kan voldoen aan de behoeften van transformatorontwerpers en -fabrikanten bij het produceren van niet-brandbare transformatoren. Met het verdwijnen van polychloorbifenylen blijft de markt voor dit soort isolatieolie dus groeien. Over het algemeen hebben deze transformatoren een conventionele structuur, gevuld met licht verbeterde minerale olie of polychloorbifenylen. Als de voordelen van deze olie worden benut, kunnen ze normaal functioneren bij temperaturen die iets hoger zijn dan die van minerale olie. Het belangrijkste is om eerst alternatieven voor isolatiepapier te zoeken; Ten tweede staat een hoge bedrijfstemperatuur gelijk aan een hoge stroomdichtheid, wat leidt tot hoge belastingsverliezen en hogere bedrijfskosten, die afwijken van de initiële kostenbudgetwaarde.
Deskundigen van meerdere instellingen hebben methoden ontwikkeld om polychloorbifenylen uit transformatoren te extraheren, andere vloeistoffen in transformatoren te injecteren en op de juiste manier om te gaan met polychloorbifenylen. Maar deze procedure is moeilijk uit te voeren omdat veel landen wetgeving hebben die zeer lage limieten stelt aan het gehalte aan polychloorbifenylen. Het is moeilijk om sporen van polychloorbifenylen uit transformatoren te verwijderen, en de kosten zijn extreem hoog. Polychloorbifenyl kan achterblijven in de openingen tussen isolatie, draden en ijzeren kernplaten, dus na een tijdje opnieuw oliën zal het een onaanvaardbaar niveau bereiken. Het resultaat van het opnieuw oliën is een afname van de betrouwbaarheid van de transformator, en transformatoren gevuld met deze isolerende olie moeten veilig worden geëvacueerd of vervangen.
1. Siliconenolie
Siliconenolie is een type Duokaoning-product dat vaak wordt gebruikt in transformatoren en dat beperkte verbrandingsprestaties heeft. Siliconenolie is een synthetisch materiaal dat algemeen bekend staat als polydimethylsiloxaan en wordt gekenmerkt door zijn thermische stabiliteit en chemische eigenschappen. Siliconenolie wordt al vele jaren op grote schaal gebruikt in de geneeskunde, cosmetica en soortgelijke industrieën en heeft goede toepassingsresultaten opgeleverd.
Het vlampunt van siliconenolie is zeer hoog. Wanneer de olietemperatuur lager is dan 350 graden, zal deze niet branden, zelfs niet als er een open vlam op het olieoppervlak aanwezig is. De warmte die wordt gegenereerd tijdens de verbranding van siliconenolie is veel lager dan die van organische vloeistoffen. Het heeft een zeer lage verbrandingswaarde en het unieke kenmerk is dat de siliciumlaag die op het oppervlak van de siliconenolie wordt gevormd de toegang van lucht sterk kan beperken. Distributietransformatoren gebruiken al jaren siliconenolie. Er zijn momenteel duizenden siliconenoliedistributietransformatoren in gebruik. De nominale capaciteit van deze transformatoren bedraagt hoofdzakelijk 250 kV · A~3MV · A, met spanningsniveaus van 11~36 kV. Daarnaast zijn er distributietransformatoren tot 9MV · A en spanningsniveaus van 66 kV vervaardigd
2. Synthetische estervloeistof
Samengestelde esters of gehinderde esters worden op grote schaal gebruikt in smeeroliën bij hoge temperaturen en hydraulische transmissievelden, vooral in gasturbines, en worden doorgaans gebruikt als warmteoverdrachtsvloeistoffen. In dit opzicht hebben synthetische esters aardolie en veel onstabiele of giftige synthetische oliën grotendeels vervangen.
Er is een soortgelijke synthetische esterolie ontwikkeld, die kan voldoen aan de technische eisen van hoogspanningsisolatieolie. Als isolatieolie wordt het steeds vaker gebruikt in transformatoren en kraanwisselaars.
Mica and Insulators Limited in het Verenigd Koninkrijk heeft een synthetische ester ontwikkeld genaamd Middle7131 Transformer Insulation Oil. Het heeft een hoog vlampunt van 310 graden en een zelfontbrandingspunt van 435 graden. Deze synthetische ester heeft ook een uitstekend smerend vermogen en kan worden gebruikt in verschillende soorten geforceerde koeling (pomp) apparaten.
Midel 7131 synthetisch estermateriaal bestond oorspronkelijk uit een grote hoeveelheid plantaardige- verbindingen en het is bewezen dat de toxiciteit ervan zeer laag is. In sommige gevallen is de toxiciteit vele malen lager dan die van hooggeraffineerde aardolie. Het kan volledige biologische afbraak bereiken en is onschadelijk voor het leven in zee.
3. Natuurlijke esters
Hoewel de fysische eigenschappen van synthetische estervloeistoffen hen het beste diëlektricum maken in termen van brandwerendheid, beperken de hoge kosten van estervloeistoffen hun wijdverbreide toepassing in vergelijking met alle andere bestaande isolatievloeistoffen. Maar sinds eind jaren negentig, met de aanzienlijke verlaging van de kosten van estervloeistoffen en de ontwikkeling van synthetische estervloeistoffen die volledig biologisch kunnen worden afgebroken, is er een bepaalde markt voor ontstaan. Deze estervloeistof, ontwikkeld door Cooper Power Systems in de Verenigde Staten, wordt sinds 2006 veel gebruikt in de Verenigde Staten. De handelsnaam is EnvirotempFR3. Deze isolatievloeistof is gemaakt van koolzaadolie en is ongetwijfeld volledig biologisch afbreekbaar.
Het ontstekingspunt van EnvirotempFR3-vloeistof is 360 graden en het vlampunt is 330 graden. Daarom heeft het de hoogste ontstekingsweerstand van niet-ontvlambare vloeistoffen die momenteel op de markt zijn.
De prestaties van estervloeistoffen kunnen worden vergeleken met andere isolatiematerialen en componenten die gewoonlijk worden gebruikt bij de productie van transformatoren. Het heeft een uitstekende chemische stabiliteit, die in de loop van de tijd onveranderd blijft. De uitstekende diëlektrische eigenschappen zijn voldoende om te voldoen aan de behoeften van kraanwisselaars en kortsluitschakelaars. Voor met olie gevulde transformatoren kan het worden gebruikt als gerecyclede vloeistof om de transformator te vullen. Bij het vullen door middel van recycling moet echter worden erkend dat er momenteel veel vloeistoffen van gemiddelde kwaliteit zijn met lagere ontstekingspunten die de ontstekingsprestaties van de gemengde vloeistof zullen beïnvloeden.
Vergeleken met minerale olie hebben estervloeistoffen een lage viscositeit en betere koelprestaties dan alle niet-ontvlambare vloeistoffen. Het heeft een goede affiniteit voor water en de oplosbaarheid in water is veel hoger dan die van minerale olie. De fabrikant concludeert dat deze functie als een van de belangrijkste voordelen kan worden beschouwd. Als EnvirotempFR3 wordt gebruikt om een transformator te vullen met isolatiemateriaal met een hoge luchtvochtigheid, zal het snelle waterabsorptievermogen ervan een goed absorptie-effect hebben op het vocht in het isolatiepapier. De fabrikant concludeerde ook dat dit waterabsorptie-effect de afbraak van moleculaire ketens in het isolatiepapier zal beperken, waardoor het erop lijkt dat dit ook de levensduur van transformatoren zal helpen verlengen.
Aan de andere kant heeft EnvirotempFR3-vloeistof een slechte oxidatiestabiliteit. Bij normale bedrijfstemperaturen zal het snel oxideren. Daarom moeten met olie gevulde transformatoren voorkomen dat ze in de lucht terechtkomen en zijn ze voorzien van membraanafdichtingen. Wanneer de vloeistof zich in een dunne filmtoestand bevindt, zal de oxidatie intensiveren. Daarom moeten de meeste fabrikanten de wiggen voor actieve componenten die uit de olietank zijn verwijderd, opnieuw verpakken in de wikkeling, en eventuele krimp veroorzaakt door onderdompeling en droging vastklemmen om het binnendringen van lucht zo snel mogelijk te beperken. Door oxidatie kunnen estermoleculen polymeren met lange- ketens vormen, wat resulteert in de vorming van een geoxideerde "oppervlaktelaag" die in contact komt met lucht. Bij oxidatie blijven moleculen met lange ketens in de vloeistof achter en verhogen de viscositeit ervan, waardoor de stroomsnelheid en het koeleffect van de olie worden beïnvloed
De tolerantieperiode van het vullen met estervloeistof moet iets hoger zijn dan die van het vullen met minerale olie, omdat de diffusie van de bellen langzamer is dan die van het vullen met minerale olie. De statusmonitoring van EmvirotempFR3 is dezelfde als die van minerale olie en er kunnen monsters worden genomen voor analyse. De door deze vloeistoflozing geproduceerde waterstof is echter lager dan die van minerale olie, en overmatige thermische spanning zal leiden tot een toename van het gasvolume. EnvirotempFR3 is onverenigbaar met kiezelhoudende vloeistoffen.
