Trong một số trường hợp không được phép lắp đặt máy biến áp cách điện bằng dầu khoáng do dầu khoáng dễ cháy. Ngay từ những năm 1930, dầu tổng hợp làm từ polychlorin biphenyls (PCB) đã đáp ứng một phần các quy định hạn chế sử dụng dầu biến áp. Do tính chất không phân hủy sinh học, biphenyl polychlorin hóa không có lợi cho môi trường và cuối cùng sẽ xâm nhập vào chuỗi thức ăn. Ngoài ra, loại vật liệu này còn liên quan mật thiết đến chất độc hại dioxin nên nhiều nước trên thế giới đã ngừng sử dụng loại vật liệu này để sản xuất dầu cách điện máy biến áp.
Dầu silicon và dầu cách điện este tổng hợp có điểm chớp cháy cao, độ dẫn nhiệt tốt và độ nhớt thấp ở nhiệt độ thấp. Do những đặc tính này, nó hiện đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Hiệu suất toàn diện này có thể đáp ứng nhu cầu của các nhà thiết kế và sản xuất máy biến áp trong việc sản xuất máy biến áp không cháy. Vì vậy, với sự biến mất của polychlorin biphenyls, thị trường loại dầu cách điện này tiếp tục mở rộng. Nói chung, những máy biến áp này có cấu trúc thông thường, chứa đầy dầu khoáng cải tiến hoặc biphenyl polyclo hóa. Nếu tận dụng được ưu điểm của loại dầu này thì chúng có thể hoạt động bình thường ở nhiệt độ cao hơn dầu khoáng một chút. Điều quan trọng nhất là trước tiên hãy tìm kiếm giải pháp thay thế cho giấy cách điện; Thứ hai, nhiệt độ vận hành cao tương đương với mật độ dòng điện cao, dẫn đến tổn thất khi tải cao và tăng chi phí vận hành, sai lệch so với giá trị ngân sách chi phí ban đầu.
Các chuyên gia từ nhiều tổ chức đã phát triển các phương pháp tách biphenyl polyclo hóa từ máy biến áp, bơm các chất lỏng khác vào máy biến áp và xử lý biphenyl polyclo hóa đúng cách. Nhưng quy trình này khó thực hiện vì nhiều quốc gia có luật đặt ra giới hạn rất thấp đối với hàm lượng biphenyl polychlorin hóa. Rất khó để loại bỏ lượng vết biphenyl polychlorin hóa khỏi máy biến áp và chi phí rất cao. Polychlorobiphenyl có thể tồn tại trong các khe hở giữa lớp cách điện, dây dẫn và tấm lõi sắt nên sau khi tra dầu lại một thời gian sẽ đạt mức không thể chấp nhận được. Kết quả của việc tra dầu lại là làm giảm độ tin cậy của máy biến áp và các máy biến áp chứa đầy dầu cách điện này phải được sơ tán hoặc thay thế một cách an toàn.
1. Dầu silicon
Dầu silicon là một loại sản phẩm Duokaoning thường được sử dụng trong máy biến áp, có hiệu suất cháy hạn chế. Dầu silicon là một vật liệu tổng hợp thường được gọi là polydimethylsiloxane, được đặc trưng bởi tính ổn định nhiệt và tính chất hóa học. Dầu silicon đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực y học, mỹ phẩm và các ngành công nghiệp tương tự trong nhiều năm và đã đạt được kết quả ứng dụng tốt.
Điểm chớp cháy của dầu silicone rất cao. Khi nhiệt độ dầu dưới 350 độ, dầu sẽ không cháy ngay cả khi có ngọn lửa trần trên bề mặt dầu. Nhiệt sinh ra trong quá trình đốt dầu silicon thấp hơn nhiều so với chất lỏng hữu cơ. Nó có giá trị đốt cháy rất thấp và tính năng độc đáo của nó là lớp silicon hình thành trên bề mặt dầu silicon có thể hạn chế rất nhiều sự xâm nhập của không khí. Máy biến áp phân phối đã sử dụng dầu silicon trong nhiều năm. Hiện có hàng nghìn máy biến áp phân phối dầu silicon đang hoạt động. Công suất định mức của các máy biến áp này chủ yếu là 250kV · A~3MV · A, cấp điện áp 11~36kV. Ngoài ra, đã chế tạo được máy biến áp phân phối đến 9MV · A và cấp điện áp 66kV
2. Chất lỏng este tổng hợp
Este tổng hợp hoặc este cản trở đã được sử dụng rộng rãi trong-dầu bôi trơn ở nhiệt độ cao và lĩnh vực truyền động thủy lực, đặc biệt là trong tua bin khí và thường được sử dụng làm chất lỏng truyền nhiệt. Về vấn đề này, este tổng hợp đã thay thế rất nhiều dầu mỏ và nhiều loại dầu tổng hợp không ổn định hoặc độc hại.
Một loại dầu ester tổng hợp tương tự đã được phát triển, có thể đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của dầu cách điện cao áp. Là một loại dầu cách điện, nó ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các máy biến áp và bộ chuyển đổi vòi nước.
Mica và Insulators Limited ở Anh đã phát triển một loại este tổng hợp có tên là Dầu cách điện máy biến áp Middle7131. Nó có điểm chớp cháy cao là 310 độ và điểm tự bốc cháy là 435 độ. Este tổng hợp này cũng có khả năng bôi trơn tuyệt vời và có thể được sử dụng trong nhiều loại thiết bị làm mát cưỡng bức (bơm) khác nhau.
Nguyên liệu este tổng hợp Midel 7131 ban đầu là một lượng lớn hợp chất có nguồn gốc thực vật{1}}và độc tính của nó đã được chứng minh là rất thấp. Trong một số trường hợp, độc tính của nó thấp hơn nhiều lần so với dầu mỏ tinh chế cao. Nó có thể đạt được sự phân hủy sinh học hoàn toàn và vô hại đối với sinh vật biển.
3. Este tự nhiên
Mặc dù tính chất vật lý của chất lỏng este tổng hợp làm cho chúng trở thành chất điện môi tốt nhất về khả năng chống cháy, nhưng giá thành cao của chất lỏng este đã hạn chế ứng dụng rộng rãi của chúng so với tất cả các chất lỏng cách điện khác hiện có. Nhưng kể từ cuối những năm 1990, với việc giá thành chất lỏng este giảm đáng kể và sự phát triển của chất lỏng este tổng hợp có thể phân hủy sinh học hoàn toàn, nó đã bắt đầu có một thị trường nhất định. Chất lỏng este này được phát triển bởi Cooper Power Systems ở Hoa Kỳ và được sử dụng rộng rãi ở Hoa Kỳ từ năm 2006. Tên thương mại của nó là EnvirotempFR3. Chất lỏng cách điện này được làm từ dầu hạt cải và chắc chắn có khả năng phân hủy sinh học hoàn toàn.
Điểm bắt lửa của chất lỏng EnvirotempFR3 là 360 độ và điểm chớp cháy là 330 độ. Vì vậy, nó có khả năng chống cháy cao nhất trong số các chất lỏng không cháy hiện có trên thị trường.
Hiệu suất của chất lỏng este có thể được so sánh với các vật liệu và linh kiện cách điện khác thường được sử dụng trong sản xuất máy biến áp. Nó có độ ổn định hóa học tuyệt vời, không thay đổi theo thời gian. Đặc tính điện môi tuyệt vời của nó đủ để đáp ứng nhu cầu của bộ chuyển đổi vòi nước và thiết bị chuyển mạch-tải ngắn mạch. Đối với máy biến áp chứa dầu, nó có thể được sử dụng làm chất lỏng tái chế để đổ đầy máy biến áp. Tuy nhiên, khi đổ đầy bằng tái chế, phải thừa nhận rằng hiện nay có nhiều chất lỏng chất lượng trung bình có điểm đánh lửa thấp hơn sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất đánh lửa của chất lỏng hỗn hợp.
So với dầu khoáng, chất lỏng este có độ nhớt thấp và hiệu suất làm mát tốt hơn tất cả các chất lỏng không cháy. Nó có ái lực tốt với nước và độ hòa tan trong nước cao hơn nhiều so với dầu khoáng. Nhà sản xuất kết luận rằng tính năng này có thể được coi là một trong những ưu điểm chính của nó. Nếu sử dụng EnvirotempFR3 để lấp đầy máy biến áp bằng vật liệu cách nhiệt có độ ẩm cao thì khả năng hút nước nhanh của nó sẽ có tác dụng hút ẩm tốt trong giấy cách nhiệt. Nhà sản xuất cũng kết luận rằng hiệu ứng hút nước này sẽ hạn chế sự phá vỡ các chuỗi phân tử trong giấy cách điện nên dường như nó cũng sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của máy biến áp.
Mặt khác, chất lỏng EnvirotempFR3 có độ ổn định oxy hóa kém. Ở nhiệt độ hoạt động bình thường, nó sẽ nhanh chóng bị oxy hóa. Vì vậy, máy biến áp chạy dầu phải tránh tiếp xúc với không khí và phải có thiết bị làm kín kiểu màng ngăn. Khi chất lỏng ở trạng thái màng mỏng, quá trình oxy hóa sẽ diễn ra mạnh mẽ hơn. Vì vậy, hầu hết các nhà sản xuất đều cần phải “đóng gói lại” các nêm cho các linh kiện hoạt động được lấy từ thùng dầu vào cuộn dây, đồng thời kẹp mọi chỗ co ngót do ngâm và sấy khô để hạn chế không khí lọt vào nhanh nhất có thể. Do quá trình oxy hóa, các phân tử este có thể tạo thành-các polyme chuỗi dài, dẫn đến sự hình thành "lớp bề mặt" bị oxy hóa khi tiếp xúc với không khí. Trong quá trình oxy hóa, các phân tử chuỗi dài sẽ tồn tại trong chất lỏng và làm tăng độ nhớt của nó, do đó ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy và hiệu quả làm mát của dầu
Khoảng thời gian dung sai của việc đổ chất lỏng este phải cao hơn một chút so với việc đổ đầy dầu khoáng, vì sự khuếch tán bong bóng của nó chậm hơn so với việc đổ đầy dầu khoáng. Việc theo dõi trạng thái của EmvirotempFR3 giống như của dầu khoáng và có thể lấy mẫu để phân tích. Tuy nhiên, lượng hydro tạo ra từ quá trình phóng điện chất lỏng này thấp hơn so với dầu khoáng và ứng suất nhiệt quá mức sẽ dẫn đến tăng thể tích khí. EnvirotempFR3 không tương thích với chất lỏng silic.
