A vida útil do transformador é determinada principalmente pela vida útil de seu sistema de isolamento. O parâmetro mais direto que reflete a resistência mecânica do material isolante no transformador é o grau de polimerização do material isolante. O processo de envelhecimento dos materiais isolantes também está diretamente relacionado ao estado de operação dos transformadores. Para a estrutura de isolamento típica de um transformador de potência, além do isolamento revestido de papel do condutor de cobre do enrolamento e do tubo isolante do dispositivo de saída, os materiais de isolamento no transformador também incluem a placa de pressão, o anel angular, a almofada isolante, o suporte e o cilindro de papel isolante.
A composição do material de isolamento no transformador é basicamente celulose. A partir da estrutura molecular da celulose, pode-se ver que a celulose é uma cadeia conectada por uma estrutura de anel no nível micro. O grau de polimerização (valor DP) do material isolante é o número de elos da cadeia da molécula de celulose. Quanto maior o grau de polimerização, maior o comprimento da celulose única e maior a resistência mecânica do material isolante.
O modo de envelhecimento do isolamento do transformador determinado pelo CIGRE. Pode-se observar neste modelo que o óleo do transformador é oxidado sob a ação da temperatura e do oxigênio, produzindo CO e CO2, e também ácido (e lodo). Da mesma forma, a celulose também irá oxidar sob a ação da temperatura e do oxigênio, e então se decompor em alta temperatura, resultando em quebra da cadeia molecular, redução do grau de polimerização e redução da resistência mecânica. Ao mesmo tempo, sob a ação da água e do ácido, ocorre a hidrólise, e a despolimerização também quebra a cadeia molecular e reduz a resistência mecânica dos materiais isolantes sólidos.
A decomposição e hidrólise de materiais isolantes sólidos em alta temperatura produzirá CO e CO2, além de água, oxigênio e ácido, que por sua vez continuarão a agravar o envelhecimento e a decomposição de materiais isolantes sólidos. Além disso, compostos do tipo furano (furfural) também serão produzidos durante a hidrólise de materiais isolantes sólidos. A medição do teor de furfural no óleo pode determinar indiretamente o grau de envelhecimento dos materiais isolantes.
Os principais fatores que afetam a vida útil dos materiais de isolamento sólido em transformadores são temperatura, umidade e oxigênio. Os materiais de isolamento sólido dentro do transformador são em sua maioria isolamento Classe A, exceto pelo uso de papel resistente ao calor em alguns lugares. A definição de isolamento Classe A na IEC é que a resistência mecânica dos materiais isolantes será reduzida em menos de 50 por cento após 7 anos de operação contínua a 105 graus C. Esta definição não leva em consideração a influência do teor de umidade dos materiais isolantes . A pesquisa mostra que a umidade irá acelerar o processo de hidrólise da celulose em materiais isolantes, acelerar o envelhecimento dos materiais isolantes e reduzir a expectativa de vida dos transformadores sob a ação combinada de alta temperatura.
Atualmente, grandes empresas de transformadores usam principalmente a secagem em fase de vapor de querosene para secar o corpo e possuem equipamentos de tratamento a vácuo de alto desempenho. O teor de umidade do material de isolamento do transformador recém-entregue pode ser controlado dentro de 0,5 por cento . Se tal teor de água puder ser mantido, pode-se descobrir que a expectativa de vida do transformador pode chegar a 40 anos a 90 graus C. No entanto, quando o teor de água no material de isolamento atingir 4 por cento, a vida útil esperada do transformador será apenas um ano nas mesmas condições de temperatura.
Obviamente, a temperatura operacional real do transformador mudará e a umidade também será transferida entre o óleo do transformador e o material isolante com a mudança de temperatura. É difícil prever a vida útil do transformador de forma simples e quantitativa. Quando o grau de polimerização do material isolante DP=150~200, a força de ligação entre as fibras é obviamente enfraquecida e a resistência mecânica do material isolante permanece em cerca de 20% ~ 40%, o que simboliza o fim da vida útil.