变压器作为保证电网正常运行的核心设备，其安全、可靠、经济运行与社会经济、居民生活密切相关。大型油浸式风冷变压器因其散热条件好，过负载能力强，在电力系统中发挥着重要的作用。与强油循环变压器相比，自然油循环变压器内的换热和油流动的情况更为复杂，虽然有散热器跟风机，但油的流速仍不高，所以散热效果较差。为了能更深入的探究自然油循环变压器的温度场分布情况，需要对影响变压器热点温度的因素进行研究，主要包括负载、环境温度、风机开停等。本文运用有限体积法对一款保定天威集团生产的SFSZ10-M-31500/110自然油循环大型油浸式变压器（冷却方式：ONAF）三维温度场及热点温度分布进行仿真分析研究;仿真计算中充分考虑散热片及风机开停对温度场及热点分布的影响，按真实比例建立变压器（包含散热片）模型。对其三维温度场仿真计算，分析了其在不同负载下的温度场分布及最热点温度和位置，并将仿真结果与计算结果进行了对比，这些研究对变压器的结构优化有一定的指导意义，也为光纤测量自然油风冷式变压器绕组热点温度时的定位提供依据。大型油浸式变压器的传统维修方式为定期维修，此种方式存在维修不足以及维修过度方面的缺陷，本文以监测到的SFSZ10-M-31500/110大型油浸式变压器顶层油温升及绕组热点温升为基本特征量，利用Weibull比例失效模型建立了大型油浸式变压器运行状态与故障率之间的关系，以最小维修成本为决策目标，确定基于PHM的维修策略，在VC++中编程实现PHM维修策略，针对SFSZ10-M-31500/110大型油浸式变压器开发出一套基于顶层油温与绕组热点温度的失效模型诊断软件，此软件所用诊断方法能有效解决传统检修方式存在的问题，即维修过度或维修不足，实现大型油浸式变压器“按需维修”的目的。