Når der opstår modstand og andre tab i transformatorviklingen, genereres varme. Denne varme skal overføres til transformatorolien og føres bort af transformatorolien. Ved temperaturer under flere hundrede grader Celsius kan viklingstråde stadig bevare deres mekaniske styrke. Ved temperaturer under omkring 140 grader forringes transformatorolie ikke, men når temperaturen overstiger 90 grader, øges graden af forringelse af papirisolering kraftigt. Derfor skal køleolieflowet sikre, at isoleringstemperaturen så vidt muligt holdes under denne temperaturgrænse.
Den maksimale temperatur, hvor papirisoleringen ikke forringes, er omkring 80 grader. Det er dog hverken økonomisk eller praktisk at begrænse temperaturen på transformatorisoleringen til dette niveau under nogen omstændigheder. På grund af ændringer i omgivelsestemperatur og påført belastning betyder en maksimal temperatur på 80 grader normalt, at transformatorens isoleringstemperatur vil være under 80 grader i det meste af tiden, og derfor vil transformatorens isoleringslevetid være væsentligt højere end dens designlevetid. Den afgørende faktor for den forventede levetid for en transformer, bortset fra transformatorfejl forårsaget af tidlige fejl, er isoleringens driftstemperatur eller mere præcist driftstemperaturen for den varmeste del (eller hotspot) af kanten. Det problem, som designere skal løse, er at bestemme den tilladte værdi af hotspot-temperaturen. Mange forskere har studeret dette spørgsmål, og de fleste mennesker tror, at nedbrydnings- eller ældningshastigheden af papirisolering hurtigt vil stige med stigningen i arbejdstemperaturen. I 1930 udgav Monteschinger en rapport om de anvendte isoleringsmaterialer pr. liter temperatur på det tidspunkt, og hans konklusion var, at mellem 90-110 grader ville ældningshastigheden af isoleringen fordobles, hvis transformatorens temperatur var 8 grader højere. Andre har i deres forskning i dette spørgsmål fundet ud af, at temperaturen, hvorved isoleringsældningshastigheden fordobles for forskellige isoleringsmaterialer, der bruges i Kina, er 5-10 grader. I dag betragtes 6 grader generelt som den temperatur, der fordobler ældningshastigheden af nuværende isoleringsmaterialer.
Det er vigtigt at erkende, at der ikke er nogen "korrekt" driftstemperatur for isoleringsmaterialer, og der er ingen ensartet forståelse blandt transformatordesignere vedrørende bestemmelsen af den tilladte hotspot-temperatur for transformere under normale driftsforhold. Faktisk har folk nu indset, at mange faktorer, såsom fugt, surhedsgrad og iltindhold i olie, alle bestemmer fugtabsorptionssystemet og vedligeholdelsestilstanden af transformere, og de har en meget vigtig indflydelse på transformatorernes isoleringslevetid. EN60076 og andre internationale standarder har sat grænser for den tilladte temperaturstigning for transformer-hotspots, hovedsageligt i betragtning af, at transformatorernes forventede levetid er mindst omkring 30 år. Den forudsætning, der er fastsat i disse dokumenter, er den gennemsnitlige temperatur på hot spot ved 98 grader.
Det skal også erkendes, at temperaturstigningen specificeret af standarden kun kan være temperaturstigningen af de dele, der kan måles i praksis. Der er normalt visse hot spot-temperaturer i transformere, der er højere end den målbare temperatur. Det er disse hot spot-temperaturer, der bestemmer transformatorernes levetid.
Undersøgelsen af den tilladte temperaturstigning specificeret i EN60076 viser, at den angivne temperaturstigning kan have forskellige værdier, som afhænger af transformatorolies cirkulationstilstand. Årsagen til denne regulering er, at der kan være nogle forskelle mellem de målbare temperaturstigningsværdier, og den umålelige varmepunktstemperaturstigning vil variere med transformatorens oliecirkulationstilstand. Oliecirkulationsmetoderne anført i EN60076-2 er som følger: naturlig oliecirkulation; Tvunget ikke-retningsbestemt oliecirkulation; Tvunget retningsbestemt oliecirkulation.
Den naturlige oliecirkulation udnytter temperaturforskellens tryk, der genereres ved opvarmning af olie: Olien varmes op inde i viklingen og køles ned i radiatoren for at mindske.
I den tvungne oliecirkulationsstruktur bruges en oliepumpe til at udtrække køleolie fra radiatoren og levere den til bunden af viklingen og derefter cirkulere gennem den lodrette aksiale oliepassage dannet af de "øvre" og "nedre" understøtninger af viklingstrådene. Når man diskuterer den lodrette aksiale oliepassage inde i viklingen, henviser den "øvre" og "nederste" del af tråden til de steder, hvor viklingen er henholdsvis "tæt" og "langt" fra jernkernen. Den radiale oliepassage og den aksiale oliepassage inde i viklingen er forbundet med hinanden. I en ikke-retningsbestemt oliecirkulationsstruktur afhænger oliestrømmen i den radiale oliepassage (vandret oliepassage), der forbinder de øvre og nedre aksiale oliepassager, helt af oliens termiske og turbulente virkninger, og oliestrømningshastigheden i den radiale oliepassage er meget lavere end i den aksiale oliepassage. I den tvungne oliecirkulationsstruktur sendes køleolien først til olieopsamlingsrøret i bunden af viklingen og føres derefter gennem hver hovedvikling i et passende forhold. Oliestrømsstyrende skillevægge bør installeres med jævne mellemrum inde i viklingen. Disse førende skillevægge blokerer skiftevis viklingens ydre og indre aksiale oliepassager, så køleolien skal strømme gennem den vandrette oliepassage langs en buet bane inde i viklingen for at sikre tilstrækkelig oliestrøm i alle dele af viklingen. Varmeoverførselshastigheden afhænger i høj grad af oliestrømningshastigheden, så styring af kølestrukturen vil forårsage lavere vikling til olietemperaturforskelle (eller gradienter).
Målet for designere er generelt at opnå en "balance" i designet, hvilket betyder at kontrollere temperaturgradienten af viklingerne for at sikre, at topolietemperaturstigningen og temperaturstigningen af lav-- og højspændingsviklingerne målt ved modstandsmetoden er så tæt som muligt på deres respektive specificerede temperaturstigningsværdier. Hvis viklingens temperaturgradient er for høj, er det nødvendigt at begrænse temperaturstigningen af topolien for at sikre, at den ikke overstiger den tilladte temperaturstigningsværdi målt ved modstandsmetoden. Forudsat at selve den vedtagne oliestrømningsstruktur bestemmes af nogle andre faktorer, er hovedmetoden for designere til at justere forskellige olietemperaturstigninger at justere antallet af styremembraner for vandrette køleoliepassager i viklingsdesignet.
Den gennemsnitlige temperaturstigning af viklingen beregnes ved at måle viklingsmodstanden og sammenligne den med viklingsmodstanden målt ved en kendt omgivelsestemperatur. Der er mange årsager, der kan forårsage betydelige forskelle mellem temperaturstigningen for hver del af viklingen og den gennemsnitlige temperaturstigning i viklingen. Men nogle af disse forskelle kan estimeres nøjagtigt, mens andre har meget lavere estimeringsnøjagtighed. For eksempel er den del af viklingen, der er placeret i bunden af jernkernesøjlen, i kold olie, mens den del af viklingen, der er placeret i toppen af jernkernesøjlen, er omgivet af den varmeste olie. Måling af temperaturstigningen på top- og bundolien er forholdsvis enkel, hvilket kan opnås ved at indstille termometre i toppen af brændstoftanken nær kølerens indløb og i bunden af brændstoftanken nær kølerens udløb. Oliens gennemsnitlige temperaturstigning vil være gennemsnittet af olietemperaturstigningen i toppen og bunden af tanken målt ovenfor, mens den gennemsnitlige temperaturgradient af viklingen til olien er forskellen mellem den gennemsnitlige olietemperaturstigning og viklingens gennemsnitlige temperaturstigning målt ved modstandsmetoden. På denne måde er temperaturen i den varmeste del af viklingen sammensat af summen af følgende dele: omgivelsestemperatur; Top olietemperaturstigning; Den gennemsnitlige temperaturgradient af viklingen til olien;
En temperaturværdi (hotspot-koefficient) lig med forskellen mellem den højeste temperatur og viklingens gennemsnitstemperatur. Det kan ses, at summen af ovenstående dele er den samme som summen af følgende dele: omgivelsestemperatur; Opviklingstemperaturstigning målt ved modstandsmetode; Halvdelen af temperaturforskellen mellem kølerens indløbs- og udløbsolie; Forskellen mellem den maksimale temperatur og den gennemsnitlige temperatur af viklingen, som beskrevet ovenfor.
I nogle tilfælde er det praktisk at bruge det sidstnævnte sæt af temperaturstigningsværdier til at repræsentere viklingens varmepunktstemperatur. I begge tilfælde kan den endelige temperaturforskelværdi ikke estimeres nøjagtigt. Et sæt trådkager placeret mellem den lodrette køleoliepassage og den horisontale køleoliepassage, hvor fire tråde i hjørnerne hver har to køleflader, mens de andre tråde kun har én køleflade. Medmindre afkølingsmetoden er en styrende struktur for tvungen oliecirkulation, er varmeoverførselsydelsen over den vandrette overflade desuden dårlig på grund af den lave oliestrømningshastighed i den vandrette oliepassage, men olien i den horisontale oliepassage er generelt meget varmere end den i den vertikale oliepassage. På grund af de forskellige retninger af lækageflux varierer hvirvelstrømtabene i forskellige dele af viklingen desuden meget. Heldigvis, på grund af den fremragende varmeledningsevne af kobbertråde, har disse forskelle tendens til at være jævnt fordelt. Men når man estimerer temperaturstigningen for hotspots, kan forskellen mellem den højeste temperaturstigning og viklingens gennemsnitlige temperaturstigning ikke ignoreres.
I mange år har folk taget denne temperaturstigningsforskel som omkring 10% af den gennemsnitlige temperaturstigningsgradient af viklingen til olien. Den maksimale temperaturgradient af viklingen til olien er 1,1 gange dens gennemsnitlige temperaturgradient, mens for mellemstore transformere og store transformere er en koefficient på 1,3 mere passende.
Den estimerede gradient mellem den højeste temperatur og viklingens gennemsnitstemperatur er kun til illustrationsformål. I ODAF-kølemetoden, på grund af den gode ensartethed af oliestrømningshastigheden inde i viklingen, opnås denne værdi til at være mindre. Faktisk er viklingens varmepunktstemperatur den samme i begge ovennævnte tilfælde.
På grund af stigningen i den omgivende temperatur eller belastning, når transformeren arbejder ved en hot spot-temperatur, der er højere end den normale ældningshastighed, vil transformatorens isoleringslevetid have en højere tabshastighed. Disse høje levetidstab skal kompenseres for ved drift af transformeren ved en hot spot-temperatur, der er lavere end den normale ældningshastighed, hvilket sikrer, at transformeren har normale levetidstab gennem hele driftsperioden. Faktisk har kun få transformere kørt med fuld belastning, så transformatorsystemet har altid været i god stand. De fleste transformere relateret til offentlige elsystemer har en daglig belastningscyklus, hvor morgen og eftermiddag er spidsbelastningsperioder for elforbrug, mens mange industrielle transformere har lettere belastninger om natten og i weekenden. I mellemtiden varierer den miljømæssige temperatur meget afhængigt af årstiden. Derudover bruges en stor del af systembelastningen i mange lande med mildt klima som Storbritannien til opvarmning, og denne belastning opstår om vinteren, når den omgivende temperatur er lavere, hvilket reducerer muligheden for, at faktiske hotspot-temperaturer når den højeste teoretiske værdi.
