कुछ मामलों में, खनिज तेल की ज्वलनशीलता के कारण खनिज तेल इंसुलेटेड ट्रांसफार्मर स्थापित करने की अनुमति नहीं है। 1930 के दशक की शुरुआत में, पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल (पीसीबी) से बना सिंथेटिक तेल आंशिक रूप से ट्रांसफार्मर तेल के उपयोग को प्रतिबंधित करने वाले नियमों को पूरा करता था। अपनी गैर-बायोडिग्रेडेबल प्रकृति के कारण, पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल पर्यावरण के लिए अनुकूल नहीं हैं और अंततः खाद्य श्रृंखला में प्रवेश करेंगे। इसके अलावा, यह सामग्री हानिकारक पदार्थ डाइऑक्सिन से निकटता से संबंधित है, इसलिए दुनिया के कई देशों ने ट्रांसफार्मर इन्सुलेशन तेल बनाने के लिए इस सामग्री का उपयोग बंद कर दिया है।
सिलिकॉन तेल और सिंथेटिक एस्टर इंसुलेटिंग तेल में उच्च फ्लैश पॉइंट, अच्छी तापीय चालकता और कम तापमान पर कम चिपचिपाहट होती है। इन्हीं गुणों के कारण वर्तमान में इसका उपयोग दुनिया भर में व्यापक रूप से किया जाता है। यह व्यापक प्रदर्शन गैर-दहनशील ट्रांसफार्मर के उत्पादन में ट्रांसफार्मर डिजाइनरों और निर्माताओं की जरूरतों को पूरा कर सकता है। इसलिए, पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल के गायब होने के साथ, इस प्रकार के इन्सुलेट तेल के बाजार का विस्तार जारी है। सामान्यतया, ये ट्रांसफार्मर पारंपरिक संरचना के होते हैं, जो थोड़े बेहतर खनिज तेल या पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल से भरे होते हैं। यदि इस तेल के लाभों का उपयोग किया जाता है, तो वे खनिज तेल की तुलना में थोड़ा अधिक तापमान पर सामान्य रूप से काम कर सकते हैं। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि पहले इंसुलेटिंग पेपर के विकल्प तलाशें; दूसरे, उच्च परिचालन तापमान उच्च वर्तमान घनत्व के बराबर होता है, जिससे उच्च भार हानि होती है और परिचालन लागत में वृद्धि होती है, जो प्रारंभिक लागत बजट मूल्य से भटक जाती है।
कई संस्थानों के विशेषज्ञों ने ट्रांसफार्मर से पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल निकालने, ट्रांसफार्मर में अन्य तरल पदार्थ डालने और पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल को ठीक से संभालने के तरीके विकसित किए हैं। लेकिन इस प्रक्रिया को लागू करना कठिन है क्योंकि कई देशों में ऐसे कानून हैं जो पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल की सामग्री के लिए बहुत कम सीमा निर्धारित करते हैं। ट्रांसफार्मर से पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल की थोड़ी मात्रा को खत्म करना मुश्किल है, और लागत बहुत अधिक है। पॉलीक्लोरोबिफेनिल इन्सुलेशन, तारों और लोहे की कोर शीट के बीच अंतराल में रह सकता है, इसलिए कुछ समय के लिए पुन: तेल लगाने के बाद, यह अस्वीकार्य स्तर तक पहुंच जाएगा। पुनः तेल लगाने के परिणामस्वरूप ट्रांसफार्मर की विश्वसनीयता में कमी आती है, और इस इंसुलेटिंग तेल से भरे ट्रांसफार्मर को सुरक्षित रूप से खाली कर दिया जाना चाहिए या बदल दिया जाना चाहिए।
1. सिलिकॉन तेल
सिलिकॉन तेल एक प्रकार का डुओकाओनिंग उत्पाद है जो आमतौर पर ट्रांसफार्मर में उपयोग किया जाता है, जिसका दहन प्रदर्शन सीमित होता है। सिलिकॉन तेल एक सिंथेटिक सामग्री है जिसे आमतौर पर पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन के रूप में जाना जाता है, जो इसकी थर्मल स्थिरता और रासायनिक गुणों की विशेषता है। सिलिकॉन तेल का उपयोग कई वर्षों से चिकित्सा, सौंदर्य प्रसाधन और इसी तरह के उद्योगों में व्यापक रूप से किया जाता रहा है, और इसके अच्छे अनुप्रयोग परिणाम प्राप्त हुए हैं।
सिलिकॉन तेल का फ़्लैश प्वाइंट बहुत अधिक होता है। जब तेल का तापमान 350 डिग्री से कम होगा, तो यह नहीं जलेगा, भले ही तेल की सतह पर खुली लौ हो। सिलिकॉन तेल के दहन के दौरान उत्पन्न गर्मी कार्बनिक तरल पदार्थों की तुलना में बहुत कम होती है। इसका दहन मान बहुत कम है, और इसकी अनूठी विशेषता यह है कि सिलिकॉन तेल की सतह पर बनी सिलिकॉन परत हवा के प्रवेश को काफी हद तक प्रतिबंधित कर सकती है। वितरण ट्रांसफार्मर कई वर्षों से सिलिकॉन तेल का उपयोग कर रहे हैं। वर्तमान में हजारों सिलिकॉन तेल वितरण ट्रांसफार्मर परिचालन में हैं। इन ट्रांसफार्मरों की रेटेड क्षमता मुख्य रूप से 250kV · A~3MV · A है, वोल्टेज स्तर 11~36kV है। इसके अलावा, 9एमवी·ए तक के वितरण ट्रांसफार्मर और 66केवी के वोल्टेज स्तर का निर्माण किया गया है
2. सिंथेटिक एस्टर तरल
कंपोजिट एस्टर या बाधित एस्टर का व्यापक रूप से उच्च तापमान वाले चिकनाई वाले तेलों और हाइड्रोलिक ट्रांसमिशन क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से गैस टरबाइन में, और आमतौर पर गर्मी हस्तांतरण तरल पदार्थ के रूप में उपयोग किया जाता है। इस संबंध में, सिंथेटिक एस्टर ने पेट्रोलियम और कई अस्थिर या जहरीले सिंथेटिक तेलों का स्थान ले लिया है।
एक समान सिंथेटिक एस्टर तेल विकसित किया गया है, जो उच्च वोल्टेज इन्सुलेशन तेल की तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा कर सकता है। इन्सुलेशन तेल के रूप में, इसका उपयोग ट्रांसफार्मर और नल परिवर्तकों में तेजी से व्यापक रूप से किया जा रहा है।
यूके में मीका एंड इंसुलेटर लिमिटेड ने मिडिल7131 ट्रांसफार्मर इंसुलेशन ऑयल नामक एक सिंथेटिक एस्टर विकसित किया है। इसका उच्च फ़्लैश प्वाइंट 310 डिग्री और सेल्फ इग्निशन प्वाइंट 435 डिग्री है। इस सिंथेटिक एस्टर में उत्कृष्ट चिकनाई भी होती है और इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के मजबूर शीतलन (पंप) उपकरणों में किया जा सकता है।
मिडल 7131 सिंथेटिक एस्टर सामग्री मूल रूप से बड़ी मात्रा में पौधे आधारित यौगिक थी, और इसकी विषाक्तता बहुत कम साबित हुई है। कुछ मामलों में, इसकी विषाक्तता अत्यधिक परिष्कृत पेट्रोलियम से कई गुना कम है। यह पूर्ण जैव निम्नीकरण प्राप्त कर सकता है और समुद्री जीवन के लिए हानिरहित है।
3. प्राकृतिक एस्टर
यद्यपि सिंथेटिक एस्टर तरल पदार्थों के भौतिक गुण उन्हें आग प्रतिरोध के मामले में सबसे अच्छा ढांकता हुआ बनाते हैं, एस्टर तरल पदार्थों की उच्च लागत अन्य सभी मौजूदा इन्सुलेट तरल पदार्थों की तुलना में उनके व्यापक अनुप्रयोग को सीमित करती है। लेकिन 1990 के दशक के उत्तरार्ध से, एस्टर तरल पदार्थों की लागत में उल्लेखनीय कमी और सिंथेटिक एस्टर तरल पदार्थों के विकास के साथ, जिन्हें पूरी तरह से बायोडिग्रेड किया जा सकता है, इसका एक निश्चित बाजार बनना शुरू हो गया है। संयुक्त राज्य अमेरिका में कूपर पावर सिस्टम्स द्वारा विकसित यह एस्टर तरल, 2006 से संयुक्त राज्य अमेरिका में व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है। इसका व्यापार नाम EnvirotempFR3 है। यह इन्सुलेटिंग तरल रेपसीड तेल से बना है और इसमें निस्संदेह पूर्ण बायोडिग्रेडेबिलिटी है।
EnvirotempFR3 तरल का प्रज्वलन बिंदु 360 डिग्री है, और फ़्लैश बिंदु 330 डिग्री है। इसलिए, वर्तमान में बाजार में उपलब्ध गैर ज्वलनशील तरल पदार्थों की तुलना में इसका ज्वलन प्रतिरोध सबसे अधिक है।
एस्टर तरल पदार्थों के प्रदर्शन की तुलना आमतौर पर ट्रांसफार्मर निर्माण में उपयोग की जाने वाली अन्य इन्सुलेशन सामग्री और घटकों से की जा सकती है। इसमें उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता है, जो समय के साथ अपरिवर्तित रहती है। इसके उत्कृष्ट ढांकता हुआ गुण टैप चेंजर्स और लोड शॉर्ट सर्किट स्विच की जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त हैं। तेल से भरे ट्रांसफार्मर के लिए, इसका उपयोग ट्रांसफार्मर को भरने के लिए पुनर्नवीनीकृत तरल के रूप में किया जा सकता है। हालाँकि, रीसाइक्लिंग द्वारा भरते समय, यह माना जाना चाहिए कि वर्तमान में कम इग्निशन बिंदु वाले कई मध्यम गुणवत्ता वाले तरल पदार्थ हैं जो मिश्रित तरल के इग्निशन प्रदर्शन को प्रभावित करेंगे।
खनिज तेल की तुलना में, एस्टर तरल पदार्थों में सभी गैर ज्वलनशील तरल पदार्थों की तुलना में कम चिपचिपापन और बेहतर शीतलन प्रदर्शन होता है। इसमें पानी के प्रति अच्छा आकर्षण है और इसकी पानी में घुलनशीलता खनिज तेल की तुलना में बहुत अधिक है। निर्माता का निष्कर्ष है कि इस सुविधा को इसके प्रमुख लाभों में से एक माना जा सकता है। यदि EnvirotempFR3 का उपयोग ट्रांसफार्मर को उच्च आर्द्रता इन्सुलेशन सामग्री से भरने के लिए किया जाता है, तो इसकी तीव्र जल अवशोषण क्षमता का इन्सुलेशन पेपर में नमी पर अच्छा अवशोषण प्रभाव होगा। निर्माता ने यह भी निष्कर्ष निकाला कि यह जल अवशोषण प्रभाव इन्सुलेशन पेपर में आणविक श्रृंखलाओं के टूटने को सीमित करेगा, इसलिए ऐसा लगता है कि यह ट्रांसफार्मर के जीवन को बढ़ाने में भी मदद करेगा।
दूसरी ओर, EnvirotempFR3 तरल में खराब ऑक्सीकरण स्थिरता होती है। सामान्य परिचालन तापमान पर, यह तेजी से ऑक्सीकरण करेगा। इसलिए, तेल से भरे ट्रांसफार्मर को हवा में प्रवेश करने से बचना चाहिए और उनमें डायाफ्राम प्रकार के सीलिंग उपकरण होने चाहिए। जब तरल पतली फिल्म अवस्था में होता है, तो ऑक्सीकरण तेज हो जाएगा। इसलिए, अधिकांश निर्माताओं को तेल टैंक से वाइंडिंग में निकाले गए सक्रिय घटकों के लिए वेजेज को "रीपैकेज" करने की आवश्यकता होती है, और जितनी जल्दी हो सके हवा के प्रवेश को सीमित करने के लिए विसर्जन और सुखाने के कारण होने वाले किसी भी संकोचन को दबाना पड़ता है। ऑक्सीकरण के कारण, एस्टर अणु लंबी श्रृंखला वाले पॉलिमर बना सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक ऑक्सीकृत "सतह परत" का निर्माण होता है जो हवा के संपर्क में आती है। ऑक्सीकरण के तहत, लंबी श्रृंखला के अणु तरल में बने रहेंगे और इसकी चिपचिपाहट बढ़ाएंगे, जिससे तेल की प्रवाह दर और शीतलन प्रभाव प्रभावित होगा।
एस्टर तरल भरने की सहनशीलता अवधि खनिज तेल भरने की तुलना में थोड़ी अधिक होनी चाहिए, क्योंकि इसका बुलबुला प्रसार खनिज तेल भरने की तुलना में धीमा है। EmvirotempFR3 की स्थिति की निगरानी खनिज तेल के समान है, और विश्लेषण के लिए नमूने लिए जा सकते हैं। हालाँकि, इस तरल निर्वहन से उत्पन्न हाइड्रोजन खनिज तेल की तुलना में कम है, और अत्यधिक थर्मल तनाव से गैस की मात्रा में वृद्धि होगी। EnvirotempFR3 सिलिसियस तरल पदार्थों के साथ असंगत है।
