变压器油中的水分，可分为游离水、悬浮水、溶解水和“化合”水。
一、游离水
多为外界侵入的水分，往往存在于运输新油的油桶或槽车中。在储存变压器油的油罐中有时也会发现这种水，通常可从油罐底部放油阀将这种水分排出。
当变压器是干净的并且油的界面张力在30～50mN/m时，浸入设备的水就会迅速地流到变压器底部，因为水比油重。假若游离水所处位置没有浸入变压器绝缘系统的通路，而是沿着变压器侧壁向下流而不是溅到变压器铁芯和绕组上面，则尽管油与变压器底部的游离水紧密接触，但对变压器仍然是相对无害的。当然，这样的水也应及时排掉。
二、悬浊（乳化）水
新油而又不含有机械杂质时，悬浮在油中的水会很快沉降到油箱底部。当油中含有氧化产物、纤维和其他机械杂质时，水就容易黏附在这些杂质上或被它们所吸收。在这种悬浊液中，水与油的氧化产物（酸和油泥）是紧密结合在一起的，很难用肉眼看出水分的存在。
假如油已氧化到某种程度，进入变压器的水就会被部分地吸收到油的氧化产物中，此时油一水界面张力就会急剧降低。油中的氧化产物大多是亲水性表面活性物质，它们不断地吸收水分。于是，这种吸收了水分的较重的悬浮体就会在变压器内随油流动循环，并进入纤维绝缘或高电场强度区域，从而造成绝缘电阻下降。
三、溶解水
油不仅与水接触会受潮，而且还能吸收空气中的水分。绝缘油吸收水分与油的化学成分（尤其是芳香烃含量）、空气的相对湿度和温度有关，如图2-18和图2-19所示。图2-19中各种油的性质如表2-13所示。可以看出，随着芳香烃含量增加和空气相对湿度及油温度的提高，水在油中的溶解度增加。此外，油从空气中吸收水分还与暴露于空气中的时间有关，如图2-20所示。对于精制程度不同的新油，其水在油中的溶解度和温度的关系，如图2-21所示。由该图可看出，将油加热至曲线右边时，一部分游离（悬浊）水会转变为溶解水，使油变清亮；反之，将油冷却时，一部分溶解水会转变为游离（悬浊）水，使油变浑浊。精制程度愈高，油中溶解的水分愈少。变压器油中水分与其极性物质含量和空气湿度的关系，如图2-22所示。
变压器油含水量与温度和空气相对湿度的关系
图2-18 变压器油含水量与温度和空气相对湿度的关系
水分在变压器油中溶解度与温度和油的性质的关系
图2-19 水分在变压器油中溶解度与温度和油的性质的关系
表2-13 图2-19中变压器油的性质
图2-19中变压器油的性质
四、“化合”水
一个重要但往往被忽略的事实是，为了保持纤维绝缘的机械强度，很少量的水的存在是有益的，亦即纤维素需要水的“滋润”。这是因为构成纤维素的葡萄糖分子中含有一定量的-OH和-H基团的“化合”水或被吸收的水，在高温下将会释放出来。而在变压器超负荷运行的高温下，纤维素中的“化合”水会被释放出来，最后成为悬浊水或游离水给绝缘造成损害。油中的水分和纸中的水分是处于平衡状态的，这将在3.4节详述。变压器过分干燥，将会使纸中吸附的水和“化合”水不断释放，从而导致它们发生龟裂或断裂。