Amikor ellenállás és egyéb veszteségek lépnek fel a transzformátor tekercsében, hő keletkezik. Ezt a hőt át kell adni a transzformátorolajnak, és el kell vinni a transzformátorolajnak. Több száz Celsius-fok alatti hőmérsékleten a tekercselő huzalok továbbra is megőrzik mechanikai szilárdságukat. Körülbelül 140 fok alatti hőmérsékleten a transzformátorolaj nem romlik, de ha a hőmérséklet meghaladja a 90 fokot, a papírszigetelés károsodásának mértéke jelentősen megnő. Ezért a hűtőolaj áramlásának biztosítania kell, hogy a szigetelés hőmérséklete a lehető legnagyobb mértékben e hőmérsékleti határ alatt maradjon.
A maximális hőmérséklet, amelynél a papírszigetelés nem romlik, 80 fok körül van. A transzformátorok szigetelésének hőmérsékletét azonban semmilyen körülmények között sem gazdaságos, sem célszerű erre a szintre korlátozni. A környezeti hőmérséklet és az alkalmazott terhelés változása miatt a 80 fokos maximális hőmérséklet általában azt jelenti, hogy a transzformátor szigetelési hőmérséklete az idő nagy részében 80 fok alatt lesz, így a transzformátor szigetelési élettartama jelentősen meghaladja a tervezett élettartamát. A transzformátor várható élettartamát meghatározó tényező a korai meghibásodások okozta transzformátor meghibásodáson kívül a szigetelés üzemi hőmérséklete, pontosabban a perem legforróbb részének (vagy hotspotjának) üzemi hőmérséklete. A probléma, amelyet a tervezőknek meg kell oldaniuk, a forró pont hőmérsékletének megengedett értékének meghatározása. Sok tudós tanulmányozta ezt a kérdést, és a legtöbb ember úgy véli, hogy a papírszigetelés lebomlási vagy öregedési sebessége gyorsan növekszik a munkahőmérséklet emelkedésével. 1930-ban Monteschinger közölt egy jelentést az akkori literenkénti hőmérsékletre felhasznált szigetelőanyagokról, és arra a következtetésre jutott, hogy 90-110 fok között a szigetelés öregedési sebessége megkétszereződik, ha a transzformátor hőmérséklete 8 fokkal magasabb. Mások az ezzel kapcsolatos kutatásaik során azt találták, hogy az a hőmérséklet, amelynél a szigetelés öregedési sebessége megduplázódik a Kínában használt különféle szigetelőanyagok esetében, 5-10 fok. Manapság a 6 fokot általában olyan hőmérsékletnek tekintik, amely megkétszerezi a jelenlegi szigetelőanyagok öregedési sebességét.
Fontos felismerni, hogy a szigetelőanyagok esetében nincs "helyes" üzemi hőmérséklet, és a transzformátortervezők között nincs egységes egyetértés a transzformátorok megengedett melegpont-hőmérsékletének meghatározását illetően normál üzemi körülmények között. Valójában az emberek mára felismerték, hogy számos tényező, mint például a nedvesség, a savasság és az olaj oxigéntartalma, mind meghatározza a transzformátorok nedvességelnyelő rendszerét és karbantartási állapotát, és ezek nagyon fontos hatással vannak a transzformátorok szigetelési élettartamára. Az EN60076 és más nemzetközi szabványok korlátokat szabnak a transzformátor hotspotok megengedhető hőmérséklet-emelkedésére, főként figyelembe véve, hogy a transzformátorok várható élettartama legalább 30 év. Ezekben a dokumentumokban az előfeltétel a forró pont átlagos hőmérséklete 98 fok.
Fel kell ismerni azt is, hogy a szabvány által meghatározott hőmérséklet-emelkedés csak a gyakorlatban mérhető részek hőmérséklet-emelkedése lehet. A transzformátorokban általában vannak bizonyos hot spot hőmérsékletek, amelyek magasabbak a mérhető hőmérsékletnél. Ezek a forró pontok hőmérsékletei határozzák meg a transzformátorok élettartamát.
Az EN60076 szabványban meghatározott megengedett hőmérséklet-emelkedés vizsgálata azt mutatja, hogy a megadott hőmérséklet-emelkedésnek különböző értékei lehetnek, amelyek a transzformátorolaj keringési módjától függenek. Ennek a szabályozásnak az az oka, hogy a mérhető hőmérséklet-emelkedési értékek között eltérések lehetnek, és a nem mérhető forró pont hőmérséklet-emelkedés a transzformátorolaj keringtetési módjától függően változik. Az EN60076-2 szabványban felsorolt olajkeringtetési módszerek a következők: természetes olajcirkuláció; Kényszerített, nem irányított olajkeringtetés; Kényszerirányított olajkeringtetés.
A természetes olajcirkuláció az olaj melegítéséből származó hőmérséklet-különbség nyomást hasznosítja: az olaj a tekercsben felmelegszik, a radiátorban pedig lehűl, hogy csökkenjen.
A kényszerített olajkeringtetéses szerkezetben olajszivattyú segítségével kinyerjük a hűtőolajat a radiátorból és azt a tekercs aljára juttatjuk, majd a tekercshuzalok „felső” és „alsó” támaszai által kialakított függőleges axiális olajjáraton keresztül keringetjük. Amikor a tekercselésen belüli függőleges axiális olajjáratról beszélünk, a huzal "felső" és "alsó" részei azokra a helyekre utalnak, ahol a tekercs "közel" és "távol" van a vasmagtól. A tekercsben lévő radiális olajjárat és axiális olajjárat össze van kötve. Nem irányított olajcirkulációs szerkezetben a felső és alsó axiális olajjáratot összekötő radiális olajjáratban (vízszintes olajjáratban) az olajáramlás teljes mértékben az olaj termikus és turbulens hatásaitól függ, és a radiális olajjáratban az olajáramlási sebesség sokkal kisebb, mint az axiális olajjáratban. A kényszerű olajkeringető szerkezetben a hűtőolajat először a tekercs alján lévő olajgyűjtő csőbe juttatják, majd megfelelő arányban vezetik át az egyes főtekercseken. Az olajáramlást vezető válaszfalakat rendszeres időközönként kell felszerelni a tekercs belsejében. Ezek a vezető válaszfalak felváltva blokkolják a tekercs külső és belső axiális olajjáratait, így a hűtőolajnak a tekercs belsejében ívelt pályán kell átfolynia a vízszintes olajjáraton, hogy elegendő olajáramlást biztosítson a tekercs minden részében. A hőátadás sebessége nagymértékben függ az olaj áramlási sebességétől, így a hűtőszerkezet irányítása alacsonyabb tekercselést okoz az olajhőmérséklet-különbségekhez (vagy gradiensekhez).
A tervezők célja általában az "egyensúly" elérése a tervezésben, ami a tekercsek hőmérsékleti gradiensének szabályozását jelenti annak érdekében, hogy a felső olajhőmérséklet-emelkedés és a kis--feszültségű-feszültségű tekercsek ellenállásmódszerrel mért hőmérséklet-emelkedése a lehető legközelebb legyen a megfelelő hőmérséklet-emelkedési értékükhöz. Ha a tekercs hőmérsékleti gradiense túl nagy, akkor a felső olaj hőmérséklet-emelkedését korlátozni kell, hogy az ne haladja meg az ellenállás módszerrel mért megengedett hőmérséklet-emelkedési értéket. Feltételezve, hogy magát az alkalmazott olajáramlási struktúrát más tényezők határozzák meg, a tervezők fő módszere a különféle olajhőmérséklet-emelkedések beállítására a vízszintes hűtőolajjáratok vezetőmembránjainak számának beállítása a tekercselésben.
A tekercs átlagos hőmérséklet-emelkedését a tekercsellenállás mérésével és az ismert környezeti hőmérsékleten mért tekercsellenállással való összehasonlításával számítják ki. Számos oka lehet annak, hogy a tekercs egyes részeinek hőmérséklet-emelkedése és a tekercs átlagos hőmérséklet-emelkedése között jelentős különbségek lehetnek. De ezen különbségek egy része pontosan megbecsülhető, míg mások sokkal kisebb becslési pontossággal rendelkeznek. Például a vasmagoszlop alján található tekercselés hideg olajban van, míg a tekercsnek a vasmagoszlop tetején található részét a legforróbb olaj veszi körül. A felső és alsó olaj hőmérséklet-emelkedésének mérése viszonylag egyszerű, amit úgy érhetünk el, hogy az üzemanyagtartály tetején a hűtő bemeneti nyílása közelében, az üzemanyagtartály alján pedig a hűtő kimenetéhez közel helyezünk el hőmérőket. Az olaj átlaghőmérséklet-emelkedése a fent mért olajhőmérséklet-emelkedés átlaga a tartály tetején és alján, míg a tekercs átlagos hőmérsékleti gradiense az olajhoz az átlagos olajhőmérséklet-emelkedés és a tekercs átlagos hőmérséklet-emelkedése közötti különbség, amelyet az ellenállás módszerrel mértek. Ily módon a tekercs legmelegebb részének hőmérséklete a következő részek összegéből áll össze: környezeti hőmérséklet; Felső olajhőmérséklet-emelkedés; A tekercs átlagos hőmérsékleti gradiense az olajhoz;
A legmagasabb hőmérséklet és a tekercs átlagos hőmérséklete közötti különbséggel egyenlő hőmérsékleti érték (hotspot együttható). Látható, hogy a fenti részek összege megegyezik a következő részek összegével: környezeti hőmérséklet; A tekercs hőmérséklet-emelkedése ellenállás-módszerrel mérve; A hűtő bemeneti és kimeneti olaja közötti hőmérséklet-különbség fele; A maximális hőmérséklet és a tekercs átlagos hőmérséklete közötti különbség a fent leírtak szerint.
Egyes esetekben célszerű az utóbbi hőmérséklet-emelkedési értékkészletet használni a tekercs forrópont-hőmérsékletének ábrázolására. A végső hőmérséklet-különbség értéke mindkét esetben nem becsülhető meg pontosan. A függőleges hűtőolajjárat és a vízszintes hűtőolajjárat között elhelyezkedő huzalpogácsák, amelyek sarkainál négy huzal van, mindegyiknek két hűtőfelülete van, míg a többi huzalnak csak egy hűtőfelülete van. Ezen túlmenően, hacsak a hűtési módszer nem kényszerített olajkeringető vezérlőszerkezet, nemcsak a vízszintes felület feletti hőátadási teljesítmény gyenge a vízszintes olajjárat alacsony olajáramlási sebessége miatt, hanem a vízszintes olajjáratban lévő olaj általában sokkal melegebb, mint a függőleges olajjáratban. Ezenkívül a különböző irányú szivárgási fluxusok miatt a tekercs különböző részein az örvényáram-veszteségek nagymértékben változnak. Szerencsére a rézhuzalok kiváló hővezető képessége miatt ezek a különbségek általában egyenletesen oszlanak el. A hotspotok hőmérséklet-emelkedésének becslésénél azonban nem hagyható figyelmen kívül a legnagyobb hőmérséklet-emelkedés és a tekercs átlagos hőmérséklet-emelkedése közötti különbség.
Sok éven át az emberek ezt a hőmérséklet-emelkedési különbséget a tekercs olajhoz viszonyított átlagos hőmérséklet-emelkedési gradiensének körülbelül 10%-ának tekintették. A tekercs maximális hőmérsékleti gradiense az olajhoz az átlagos hőmérsékleti gradiens 1,1-szerese, míg a közepes teljesítményű transzformátorok és a nagy transzformátorok esetében az 1,3-as együttható a megfelelőbb.
A legmagasabb hőmérséklet és a tekercs átlagos hőmérséklete közötti becsült gradiens csak illusztráció. Az ODAF hűtési módszernél a tekercsen belüli olajáramlási sebesség jó egyenletessége miatt ezt az értéket kisebbnek kapjuk. Valójában a tekercselés forró pontjának hőmérséklete mindkét fent említett esetben azonos.
A környezeti hőmérséklet vagy terhelés növekedése miatt, amikor a transzformátor a normál öregedési sebességnél magasabb hot spot hőmérsékleten működik, a transzformátor szigetelési élettartama nagyobb veszteséggel jár. Ezeket a nagy élettartam-veszteségeket kompenzálni kell a transzformátornak a normál öregedési sebességnél alacsonyabb hot spot hőmérsékleten történő üzemeltetésével, biztosítva, hogy a transzformátor normál élettartam-veszteségekkel rendelkezzen a teljes üzemidő alatt. Valójában csak néhány transzformátor működött teljes terheléssel, így a transzformátorrendszer mindig jó állapotban volt. A legtöbb közüzemi rendszerhez kapcsolódó transzformátor napi terhelési ciklussal rendelkezik, amelyben a délelőtt és a délután a villamosenergia-fogyasztás csúcsidőszaka, míg sok ipari transzformátor éjszakai és hétvégi terhelése kisebb. Eközben a környezet hőmérséklete az évszaktól függően erősen változik. Ezenkívül sok enyhe éghajlatú országban, például az Egyesült Királyságban, a rendszerterhelés nagy részét fűtésre használják, és ez a terhelés télen jelentkezik, amikor a környezeti hőmérséklet alacsonyabb, ami csökkenti annak lehetőségét, hogy a hotspotok tényleges hőmérséklete elérje a legmagasabb elméleti értéket.
