U nekim slučajevima nije dozvoljena ugradnja transformatora izolovanih mineralnim uljem zbog zapaljivosti mineralnog ulja. Već 1930-ih, sintetičko ulje napravljeno od polikloriranih bifenila (PCB) djelomično je zadovoljavalo propise koji ograničavaju upotrebu transformatorskog ulja. Zbog svoje biorazgradive prirode, poliklorovani bifenili nisu pogodni za životnu sredinu i na kraju će ući u lanac ishrane. Osim toga, ovaj materijal je usko povezan sa štetnom supstancom dioksinom, pa su mnoge zemlje u svijetu prestale koristiti ovaj materijal za izradu transformatorskog izolacijskog ulja.
Silikonsko ulje i sintetička esterska izolaciona ulja imaju visoke tačke paljenja, dobru toplotnu provodljivost i nisku viskoznost na niskim temperaturama. Zbog ovih svojstava trenutno se široko koristi širom svijeta. Ova sveobuhvatna izvedba može zadovoljiti potrebe dizajnera i proizvođača transformatora u proizvodnji nezapaljivih transformatora. Stoga, s nestankom polikloriranih bifenila, tržište ove vrste izolacijskog ulja nastavlja se širiti. Uopšteno govoreći, ovi transformatori su konvencionalne strukture, punjeni blago poboljšanim mineralnim uljem ili poliklorisanim bifenilima. Ako se iskoriste prednosti ovog ulja, mogu normalno raditi na temperaturama nešto višim od mineralnog ulja. Najvažnije je prvo tražiti alternative izolacijskom papiru; Drugo, visoka radna temperatura jednaka je velikoj gustini struje, što dovodi do velikih gubitaka opterećenja i povećanih operativnih troškova, odstupajući od početne vrijednosti budžeta troškova.
Stručnjaci iz više institucija razvili su metode za ekstrakciju polikloriranih bifenila iz transformatora, ubrizgavanje drugih tekućina u transformatore i pravilno rukovanje polikloriranim bifenilima. Ali ovaj postupak je teško provesti jer mnoge zemlje imaju zakone koji postavljaju vrlo niske granice za sadržaj polikloriranih bifenila. Teško je eliminirati količine polihloriranih bifenila u tragovima iz transformatora, a cijena je izuzetno visoka. Polihlorobifenil može ostati u prazninama između izolacije, žica i ploča od gvozdenog jezgra, tako da će nakon ponovnog podmazivanja tokom određenog vremenskog perioda dostići neprihvatljive nivoe. Rezultat ponovnog podmazivanja je smanjenje pouzdanosti transformatora, a transformatore napunjene ovim izolacijskim uljem treba bezbedno evakuirati ili zamijeniti.
1. Silikonsko ulje
Silikonsko ulje je vrsta Duokaoning proizvoda koji se obično koristi u transformatorima, koji ima ograničene performanse sagorijevanja. Silikonsko ulje je sintetički materijal poznatiji kao polidimetilsiloksan, kojeg karakterizira njegova termička stabilnost i kemijska svojstva. Silikonsko ulje već dugi niz godina ima široku primenu u oblasti medicine, kozmetike i sličnih industrija i postiglo je dobre rezultate u primeni.
Tačka paljenja silikonskog ulja je veoma visoka. Kada je temperatura ulja ispod 350 stepeni, ono neće izgorjeti, čak i ako postoji otvoreni plamen na površini ulja. Toplota koja se stvara tokom sagorevanja silikonskog ulja je mnogo niža od toplote organskih tečnosti. Ima vrlo nisku vrijednost sagorijevanja, a njegova jedinstvena karakteristika je da sloj silikona formiran na površini silikonskog ulja može u velikoj mjeri ograničiti ulazak zraka. Razvodni transformatori već dugi niz godina koriste silikonsko ulje. Trenutno su u pogonu hiljade transformatora za distribuciju silikonskog ulja. Nazivni kapacitet ovih transformatora je uglavnom 250kV · A~3MV · A, sa nivoima napona od 11~36kV. Osim toga, proizvedeni su distributivni transformatori do 9MV · A i naponski nivoi od 66kV
2. Tečnost sintetičkog estra
Kompozitni estri ili otežani estri se široko koriste u uljima za podmazivanje-pri visokim temperaturama i poljima hidrauličkog prijenosa, posebno u plinskim turbinama, i obično se koriste kao fluidi za prijenos topline. U tom smislu, sintetički estri su uvelike zamijenili naftu i mnoga nestabilna ili toksična sintetička ulja.
Razvijeno je slično sintetičko estersko ulje, koje može ispuniti tehničke zahtjeve za visokonaponsko{0}}ulje za izolaciju. Kao izolaciono ulje, sve se više koristi u transformatorima i izmjenjivačima slavina.
Mica and Insulators Limited u Velikoj Britaniji razvila je sintetički ester pod nazivom Middle7131 Transformer Insulation Oil. Ima visoku tačku paljenja od 310 stepeni i tačku samozapaljenja od 435 stepeni. Ovaj sintetički ester također ima odličnu mazivost i može se koristiti u raznim vrstama uređaja za prisilno hlađenje (pumpe).
Midel 7131 sintetički estarski materijal je izvorno bio velika količina biljnih{1}}jedinjenja, a dokazano je da je njegova toksičnost vrlo niska. U nekim slučajevima, njegova toksičnost je mnogo puta manja od visoko rafinirane nafte. Može postići potpunu biorazgradnju i bezopasan je za morski život.
3. Prirodni estri
Iako ih fizička svojstva sintetičkih esterskih tekućina čine najboljim dielektrikom u smislu otpornosti na vatru, visoka cijena esterskih tekućina ograničava njihovu široku primjenu u odnosu na sve druge postojeće izolacijske tekućine. Ali od kasnih 1990-ih, sa značajnim smanjenjem cijene esterskih tekućina i razvojem sintetičkih esterskih tekućina koje se mogu potpuno biološki razgraditi, počelo je imati određeno tržište. Ova esterska tečnost, koju je razvio Cooper Power Systems u Sjedinjenim Državama, naširoko se koristi u Sjedinjenim Državama od 2006. Njegov trgovački naziv je EnvirotempFR3. Ova izolaciona tečnost napravljena je od ulja repice i nesumnjivo ima potpunu biorazgradljivost.
Tačka paljenja EnvirotempFR3 tečnosti je 360 stepeni, a tačka paljenja je 330 stepeni. Zbog toga ima najveću otpornost na paljenje od nezapaljivih tečnosti trenutno na tržištu.
Performanse esterskih tečnosti mogu se uporediti sa drugim izolacionim materijalima i komponentama koje se obično koriste u proizvodnji transformatora. Ima odličnu hemijsku stabilnost, koja ostaje nepromenjena tokom vremena. Njegova odlična dielektrična svojstva dovoljna su da zadovolje potrebe izmjenjivača slavina i kratkih -sklopki opterećenja. Za transformatore punjene uljem, može se koristiti kao reciklirana tekućina za punjenje transformatora. Međutim, kada se puni reciklažom, mora se imati na umu da trenutno postoje mnoge tečnosti srednjeg kvaliteta sa nižim tačkama paljenja koje će uticati na performanse paljenja mešane tečnosti.
U poređenju sa mineralnim uljem, esterske tečnosti imaju nisku viskoznost i bolje performanse hlađenja od svih nezapaljivih tečnosti. Ima dobar afinitet prema vodi i njegova rastvorljivost u vodi je mnogo veća od mineralnog ulja. Proizvođač zaključuje da se ova karakteristika može smatrati jednom od njegovih glavnih prednosti. Ako se EnvirotempFR3 koristi za punjenje transformatora izolacijskim materijalom visoke vlažnosti, njegova sposobnost brze apsorpcije vode će imati dobar učinak upijanja vlage u izolacijskom papiru. Proizvođač je također zaključio da će ovaj efekat apsorpcije vode ograničiti raspad molekularnih lanaca u izolacijskom papiru, pa se čini da će i produžiti vijek trajanja transformatora.
S druge strane, EnvirotempFR3 tečnost ima lošu oksidacionu stabilnost. Na normalnim radnim temperaturama, brzo će oksidirati. Stoga transformatori punjeni uljem moraju izbjegavati ulazak u zrak i imati zaptivne uređaje tipa membrane. Kada je tečnost u stanju tankog filma, oksidacija će se intenzivirati. Zbog toga većina proizvođača treba da "prepakuje" klinove za aktivne komponente uklonjene iz rezervoara za ulje do namotaja, i stegne svako skupljanje uzrokovano uranjanjem i sušenjem kako bi ograničili ulaz vazduha što je brže moguće. Zbog oksidacije, molekuli estera mogu formirati dugolančane -polimere, što rezultira stvaranjem oksidiranog "površinskog sloja" koji dolazi u kontakt sa zrakom. Pod oksidacijom, dugolančani molekuli će ostati u tečnosti i povećati njen viskozitet, utičući na brzinu protoka i efekat hlađenja ulja
Period tolerancije punjenja esterske tečnosti mora biti nešto veći nego kod punjenja mineralnim uljem, jer je njegova difuzija mehurića sporija nego kod punjenja mineralnim uljem. Praćenje statusa EmvirotempFR3 je isto kao i za mineralno ulje, a uzorci se mogu uzeti za analizu. Međutim, vodonik proizveden ovim tekućim pražnjenjem je niži od vodonika mineralnog ulja, a prekomjerni toplinski stres će dovesti do povećanja volumena plina. EnvirotempFR3 nije kompatibilan sa silicijumskim tečnostima.
