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变压器在运行中绝缘所受的温度越高，绝缘的老化也越快，所以必须规定绝缘的允许温度。一般认为：油浸变压器绕组绝缘最热点温度为98℃时，变压器具有正常使用寿命，约20～30年。
除低压厂用变压器外，电厂中所采用的变压器大都是油浸式变压器。这种油浸式变压器在运行中各部分的温度是不同的，绕组的温度最高，其次是铁芯的温度，而绝缘油的温度低于绕组和铁芯的温度。变压器的上部油温又高于下部油温。所以规定油浸式电力变压器运行中的允许温度按上层油温来检验。上层油温的允许值应遵守制造厂的规定，对自然油循环自冷、风冷的变压器最高不得超过95℃，为了防止变压器油劣化过速，上层油温不宜经常超过85℃；对强迫油循环导向风冷式变压器上层油温最高不得超过80℃；对强迫油循环水冷变压器上层油温最高不得超过75℃。
变压器在规定的冷却条件下可按铭牌规范运行。空气冷却的变压器，冷却空气最高允许温度为40℃；水冷却的变压器，冷却水最高允许温度为30℃。冷却介质在规定温度或在其以下时，变压器可以带满负荷，而各部温度不会超过其限额。当冷却介质温度超过规定值时，不允许变压器带满负荷运行。因为这时散热困难，带到满负荷时会使绕组过热。但是，仅仅规定允许温度是不够的，例如：当冷却空气温度低于最高允许值较多时，变压器外壳的散热能力则提高的很大，在同样的负荷下，变压器外壳的温度比上层油温要低得多，但这时变压器内部本体的散热能力则提高的很少，而不能相应的提高。
为了真正的反应出绕组的温度不但要规定上层油温的最高允许值，而且还要规定绕组或油的允许温升值。实际上，由于变压器的发热很不均匀，各部分的温升通常都用其平均温升和最大温升来表示。绕组或油的最大温升是指其最热处的温升；而绕组或油的平均温升，则是指整个绕组或全部油的平均温升。国家标准规定，变压器的额定使用条件为最高气温+40℃、最高日平均气温+30℃、最高年平均气温+20℃、最低气温–30℃。而且各部分的温升，不得超过表4–2中所列数值。
表4–2
冷却方式 各部分温升 绕组对空气的温升?r–k（℃） 绕组对油的温升?r–y（℃） 油对空气的温升?y–k（℃）
变压器的允许温升极限值
强迫油循环风冷的变压器 65（平均值） 30（平均值） 35（平均值） 40（最大值） 自然油循环自冷、风冷的变压器 65（平均值） 21（平均值） 44（平均值） 55（最大值）
为了使绕组对空气的平均温升不致超过极限值，在最高气温为+40℃时，对于自然油循环自冷和风冷的变压器，顶层油的最高温度不得超过95℃；对于强迫油循环风冷的变压器，其顶层油的最高温度不得超过80℃。在运行中，油温可用温度计进行测量。
绕组最热点的温升，大约比平均温升高13℃，即为65+13=78（℃）。如果变压器在额定负荷和环境温度为+20℃的情况下长期运行，则绕组最热点的温度为98℃，绕组的温度常用电阻法进行测量。运行经验和研究结果表明，当变压器绕组的绝缘（电缆纸）在98℃以下使用时，变压器的正常寿命约为20~30年。所以，对自然油循环自冷、风冷的变压器规定油的温升为55℃，而对强迫油循环风冷变压器规定油的温升为40℃。
有些变压器还装有绕组温度计，运行中也要检查绕组的温度。一般规定绕组最热点温度不得超过105℃，但如在此温度下长期运行，则变压器使用年限将大为缩短，所以此规定仅限于当冷却空气温度达到最大允许值且变压器满载时才许可。因为这种情况一年中很少碰到，即使碰到，为时也不长，所以这样规定不会影响变压器正常寿命。 三、变压器的绝缘老化
通常变压器的绝缘老化是指绝缘受热或其它物理、化学作用而逐渐失去其机械强度和电气强度的现象。电力变压器大多使用A级绝缘（油浸电缆纸），在长期运行中，由于受到大气条件和其它物理、化学作用的影响，使绝缘材料的机械、电气性能衰退，逐渐失去初期所具有的良好性能，产生绝缘老化现象。对于绝缘材料的电气强度来说，在材料的纤维组织还未失去其机械强度的时候，电气强度是不会降低的，甚至完全失去弹性的纤维组织，只要没有机械损伤，照样还有相当高的电气强度。但是，已经老化了的绝
缘材料，则显得十分干燥脆弱，在变压器运行时产生的电磁振动和电动力作用下，很容易损坏。由此可见，绝缘老化程度的判断不能单由电气强度决定，而应主要由其机械强度的降低情况来决定。
变压器绝缘老化的主要原因是温度、湿度、氧气以及油中劣化产物的影响，其中高温是促成绝缘老化的直接原因。在实际运行中，绝缘的工作温度愈高，氧化作用及其它化学反应进行得愈快，将引起机械强度及电气强度丧失得愈快，即绝缘的老化速度愈快，变压器的使用年限（寿命）也愈短。研究结果指出，在80~140℃的范围内，变压器的使用年限和绕组最热点温度的关系为
－
Z = Aep? （4–34）
式中：Z——变压器的使用年限； A——常数； p——系数；
?——变压器绕组最热点的温度（℃）。
经验证明，绕组最热点的温度维持在98℃时，变压器能获得正常使用年限（约20~30年），根据式（4–34）计算，正常使用年限应等于
ZN = A e – p?98 （4–35）
若用Z/ZN的比值来表示任意温度?时的相对使用年限，即标幺使用年限，则
Z （4–36） Z*??e?p(??98)
ZN 取其倒数，并称之为相对老化?
?=e ?–98 （4–37）
由式（4–37）可计算出各温度下的相对老化，其值列于表4–3中。
表4–3 绕组最热点温度（℃） 相对老化? 80 0.125 86 0.25
92 0.5 各不同温度下的相对老化 98 1.0 104 2.0 110 4.0 116 8.0 122 16.0 128 32.0 134 64.0 140 128.0 p（
）
值得提起的是，在国家标准中规定A级绝缘绕组升为65℃，最高环境温度为+40℃，此时绕组最热点的温度为65+40=105（℃），查表4–3可知，相对老化大于2，但这是变压器的极限工作温度，由于环境温度一般小于+40℃，所以变压器绕组实际工作在105℃的时间是很少的，这时不应限制变压器的负荷。
四、等值老化原则
如上所述，变压器运行时，如果维持其绕组最热点的温度在+98℃左右，可以获得正常使用年限。实际上绕组温度受气温和负荷变动的影响，往往变化范围很大。因此，如果将绕组最高允许温度规定为+98℃，则可能在大部分时间内，绕组温度达不到该值，致使变压器的负荷能力未得到充分利用。反之，若不规定绕组的最高允许温度，或者将该值规定得过高，变压器又有可能达不到正常使用年限。解决这一问题的方法是：在一部分时间内，根据运行要求，允许绕组温度高于+98℃，而在另一部分时间内，使绕组温度低于+98℃，只要使变压器在温度较高的时间内所多损耗的寿命（或使用年限）与其在温度较低的时间内所少损耗的寿命相互补偿即可，这样变压器的使用年限可以和恒温+98℃运行时等值，此即为等值老化原则。换言之，等值老化原则就是使变压器在一定时间间隔T0（一年或一昼夜）内，绝缘老化（或所损耗的寿命）等于一个常数，即
? 0 T0ep?dt = 常数
（4–38）
这个常数为绕组温度在整个时间间隔T0内保持恒定温度+98℃时，变压器所损耗的寿命，数值为T0e98p。
实际上，为了判断变压器在不同负荷下绝缘老化的情况，或在欠负荷期间变压器负荷能力的利用情况，通常引入比值?来表征，?称为绝缘老化率，具体表达式为：
??? 0 T0ep?1dt/T0e98p?1T0? 0 T0ep(?1?98)dt
（4–39）
显然，?就是变压器在某一段时间间隔T0内，实际所损耗的寿命与绕组温度维持恒定+98℃时所损耗的寿命的比值。极易看出，若?>1.0，则变压器的老化大于正常老化，使用年限将缩短；如果?<1.0，则表示变压器的负荷能力没有得到充分利用。因此，在一定时间间隔内，维持变压器绝缘的老化率?接近于1.0，是制定变压器负荷能力的主要依据。 五、电源电压允许变化范围
因系统运行方式的改变、负荷的变动，电网电压是变动的。因此，运行中的变压器原绕组侧受到的电压也是变化的。
为保证系统的电压水平，从而保证供电的电能质量，对系统中每一变电所都规定有调压要求，此调压要求如不能满足，则整个系统的电压水平将受到影响，如果电源电压变化超出一定范围，则此要求就无法满足，所以必须对电源电压做一定限制。电源电压过低，则受此要求限制而不允许。电源电压过高，不仅调整要求无法保证，而且将对变压器本身及系统运行产生不良影响。首先，电源电压过高使铁损增加，温度上升；其次，由于铁芯饱和而引起激磁电流增加，无功损失增大影响变压器出力；特别是电压的增高使铁芯过度饱和后，引起电势波形的变化，将带来一定的危害。
对电压过高引起变压器电势波形变化带来的危害，可做以下说明。
当变压器一次侧加以正弦电压后，若电压在允许范围内，铁芯饱和并不严重，则励磁电流I0与磁通Φ均为正弦波，二次侧电势亦为正弦波。当电流电压超出一定范围后，铁芯饱和严重，磁通Φ呈现为平顶波，它所产生的电势为尖顶波，尖顶波电势中含有较大的三次谐波，严重威胁变压器的绝缘，使中性点电压位移，对通讯产生电磁干扰等。 因此，规程规定变压器电源电压变动范围应在其所接分接头额定电压的±5%范围内，其额定容量可保持不变，即当电压升高5%时，额定电流应降低5%；当电压降低5%时，额定电流许可升高5%。 变压器电源电压最高不得超过额定电压的10%。 六、变压器的正常过负荷
变压器的使用寿命与温度有密切关系。绝缘温度经常保持在95℃时，使用年限为20年；温度为105℃，约为7年，温度为120℃，约为两年，温度为170℃，仅约为10～12天，所以变压器不允许随意过负荷。 实际上变压器在正常运行中有两种具体情况，一种是在一昼夜中负荷有变动，并不是全部时间满负荷运行；另一种是在全年中冬季与夏季的负荷不同，一般是夏季负荷小，变压器在夏季没有达到满负荷运行。根据这两种情况可以考虑变压器在正常条件下，根据等值老化原则，在一部分时间内，使变压器的负荷大于额定负荷，而在另一部分时间内，使变压器的负荷小于额定负荷，只要在大负荷期间所多损耗的寿命和在小负荷期间所少损耗的寿命能相互补偿，则仍可获得规定的使用年限。变压器的正常过负荷能力就是以不牺牲其正常寿命为原则而制定的。换句话说，在整个时间间隔内，只要做到变压器绝缘老化率小于或等于1即可。同时还规定：
（1）过负荷期间，绕组最热点的温度不得超过140℃，上层油温不得超过95℃； （2）变压器的最大过负荷不得超过额定负荷的50%。
在某些情况下，若选择的变压器额定容量小于它的最大负荷时，往往必须判断该变压器的过负荷能力是否在其正常过负荷能力的允许范围以内。这时，可根据实际负荷曲线和变压器的数据，来计算变压器绝缘的老化率?，如果?<1，说明过负荷在允许范围以内，否则，应重新选择较大容量的变压器。
为了简化计算，国际电工委员会（IEC）根据上述原则，制定了各种类型变压器的正常允许过负荷曲线，如图4–22所示。
图4–22（a）和（b）分别表示自然油循环和强迫油循环变压器在日平均气温为+20℃时过负荷曲线。
S图中K1表示低负荷期间的负荷系数，即K1?1?1；K2为过负荷时的负荷系数，即过负荷倍数；t为过
SN负荷的允许持续时间。
图4–22 正常过负荷曲线图（日平均气温为+20℃） （a）自然油循环的变压器；（b）强迫油循环的变压器
对于自然冷却或通风冷却的油浸式电力变压器，正常过负荷的允许数值和允许时间规定如下。
（1）如果变压器的昼夜负荷率小于1，在高峰负荷期间变压器的允许过负荷倍数和允许的持续时间则可按年等值环境温度、变压器的冷却方式和容量等因素确定。若事先不知道负荷率，则可按表4–4的规定确定过负荷倍数和允许持续时间。
表4–4 过负荷 倍 数 过负荷倍数与允许持续时间
过负荷前上层油的温升（℃）为下列数值时的允许过负荷持续时间（时:分） 18 5:50 3:50 2:50 2:05 1:35 1:10 0:55 0:40 0:25 0:15 24 5:25 3:25 2:25 1:40 1:15 0:50 0:35 0:25 0:10 — 30 4:50 2:50 1:50 1:15 0:50 0:30 0:15 — — — 36 4:00 2:10 1:20 0:45 0:25 — — — — — 42 3:00 1:25 0:35 — — — — — — — 48 1:30 0:10 — — — — — — — — 54 — — — — — — — — — — 1.0 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 （2）如果在夏季（6、7、8三个月），根据变压器的典型负荷曲线，其最高负荷低于变压器的额定容量时，若每低1%，可在冬季过负荷1%，但以15%为限。 以上两种正常过负荷的规定，可以迭加使用，但过负荷总数对油浸自冷和油浸风冷变压器不超过30%；对强迫油循环冷却变压器不超过20%。
通风冷却油浸式电力变压器在风扇停止工作时的允许负荷和持续时间应遵守制造厂的规定；无制造厂的规定时，对于在额定冷却空气温度下风扇停止工作时允许带额定负荷的70%连续运行，此时变压器的允许负荷倍数和持续时间可参照表4–5执行。
表4–5
当风扇停止工作时的允许负荷倍数和持续时间