Vinutí transformátoru je buď plně izolovaná konstrukce, nebo odstupňovaná izolační konstrukce. V EN60076-3 jsou označovány jako plně izolované vinutí a ne zcela izolované vinutí. V plně izolované konstrukci mají všechna vinutí stejnou úroveň izolace. Úroveň izolace je určena na základě zkušebního napětí aplikovaného na tato vinutí. Struktura odstupňované izolace (bez plné izolace) může snížit náklady na návrh transformátorů ultravysokého napětí. Přijetí systému izolace součástí je založeno na skutečnosti, že vinutí by měla být zapojena do hvězdy a neutrální bod hvězdné konfigurace musí být uzemněn. Tímto způsobem musí izolační struktura uzemňovací svorky vinutí dosáhnout pouze normální úrovně izolace.
Před přijetím EN60076-3 a IEC76 ve Spojeném království požadoval BS171, aby všechny skupiny 66kV a nižší měly plně izolované konstrukce. Nad 66 kV, ve Spojeném království, 132 kV, 275 kV a 400 kV všechny používají odstupňované izolační struktury. Ačkoli podle předpisů EN60076-3 mohou být vinutí jakékoli úrovně napětí plně izolována nebo ne zcela izolována, transformátory vyráběné ve Velké Británii stále používají tradiční metody. Je to dáno jak uživatelskými a uživatelskými zvyklostmi, tak i tím, že v mnoha případech musí nově přidaná zařízení fungovat souběžně se zařízeními navrženými podle původních norem. Samotný systém byl navíc vždy navržen podle původních norem. Vzhledem k tomu, že většina transformátorů se dvěma vinutími ultravysokého napětí (každé vinutí má napěťovou úroveň 132 AV a vyšší) jsou autotransformátory, znamená to, že velká většina transformátorů s dvojitým vinutím má nanejvýš vícenásobně odstupňovaná izolovaná vinutí a mnoho transformátorů s dvojitým vinutím může mít obě vinutí s plně izolovanou konstrukcí.
Externí zkušební napětí pro vinutí 33 kV je 70 kV. Když se mezi vysokonapěťovým a nízkonapěťovým vinutím vhodně zvětší vrstva papírové trubice a na obou stranách jsou přidány podpěry olejové mezery, musí být radiální hlavní izolační vzdálenost zvětšena do té míry, aby odolala zkušebnímu napětí. Izolace na konci vinutí musí odolat účinku tečení, takže vzdálenost mezi vinutím a železným třmenem je o něco větší než hlavní izolační vzdálenost mezi vinutím vysokého -napětí a vinutím nízkého- napětí. Vzdálenost mezi sousedními vysokonapěťovými vinutími je zhruba ekvivalentní hlavní izolační vzdálenosti mezi vysokonapěťovým vinutím a nízkonapěťovým vinutím. Aby vydrželo zkušební napětí 70 kV, je nutné vytvořit vzdálenost mezi vinutími vysokého napětí podobnou hlavní izolační mezeře mezi vinutím vysokého a nízkého napětí a v této vzdálenosti přidat vrstvu fázové přepážky (například uprostřed vzdálenosti).
Nízkonapěťové hlavy vinutí musí být vyvedeny z horní a spodní části sloupu železného jádra, což znamená, že musí procházet poblíž svorky železného jádra. Vzhledem k relativně nízké úrovni napětí těchto hlav je lze co nejvíce ohnout směrem ke straně vinutí a svorku železného jádra lze rozumně navrhnout tak, aby zajistila potřebnou izolační vzdálenost odsazením těchto hlav směrem od svorky železného jádra.
Vysokonapěťové hlavy vinutí je také třeba vyvést z horní a spodní části sloupu železného jádra, ale tyto hlavy jsou umístěny na opačné straně drátěného koláče než hlavy nízkého napětí. - Kvůli větší vzdálenosti mezi vysokonapěťovou-hlavou a svorkou železného jádra ve srovnání s nízkonapěťovou-hlavou a relativně nízkému 70kV zkušebnímu napětí vyžaduje vysokonapěťová-hlava o něco více izolace než nízkonapěťová-hlava.
Segment odbočovací čáry je vhodné umístit doprostřed vysokonapěťového vinutí-. To znamená, že když jsou všechny segmenty přepínače odboček odříznuty od vedení, jakákoli účinná "mezera" ve vinutí bude umístěna uprostřed vysokonapěťového vinutí, takže vinutí si stále udržuje dobré elektromagnetické vyvážení. Tímto způsobem mohou být odbočné dráty vyvedeny z povrchu vysokonapěťového vinutí a obvykle jsou umístěny na nízkonapěťové straně transformátoru.
Ovladač distribuční sítě nastaví jejich síťové napájení na 11 kV, v tomto případě může být transformátor 132 kV/11 kV, zapojen do hvězdy/hvězdy a může mít i třetí vinutí. Napětí třetího vinutí může být také 11 kV. Ve dvojí roli, kdy slouží jako stabilní vinutí a poskytuje místní pomocnou energii do rozvodny, může být napětí třetího vinutí také 415 V. Bez ohledu na úroveň napětí by třetí vinutí mělo být uspořádáno nejblíže k železnému jádru. Pokud je napětí 11 kV, úroveň zkušebního napětí třetího vinutí bude stejná jako úroveň nízkonapěťového vinutí, jak bylo dříve popsáno u nízkonapěťového vinutí transformátoru 33 kV/11 kV. Pokud je napětí 415 V, úroveň zkušebního napětí třetího vinutí bude velmi nízká a požadovaná izolační struktura pravděpodobně splní pouze požadavky na mechanickou vzdálenost, spíše než na elektrický výkon. V obou případech je izolační struktura třetího vinutí a nízkonapěťového vinutí podobná jako u transformátoru 33 kV/11 kV. Umístěte nízkonapěťové vinutí vně třetího vinutí a izolační vzdálenost mezi nízkonapěťovým vinutím a třetím vinutím, stejně jako koncová izolační vzdálenost třetího vinutí, jsou podobné izolační vzdálenosti mezi nízkonapěťovým vinutím a železným jádrem v transformátorech zapojených do hvězdy/trojúhelníku. 132kV vysokonapěťové-vinutí je uspořádáno mimo nízkonapěťové{25}}vinutí, což je výhoda ne zcela izolovaných transformátorů.
U 132kV ne zcela izolované konstrukce vinutí, když je neutrální bod uzemněn, může být aplikované zkušební napětí proti zemi pouze 38 kV. Během testu přepětí vinutí však musí konec vodiče vinutí indukovat nejméně 230 kV zkušebního napětí k zemi. Proto může být izolační struktura požadovaná pro neutrální bod vinutí ekvivalentní pouze izolační úrovni nízkonapěťového vinutí, ale izolace konce drátu vinutí musí splňovat požadavky na mnohem vyšší zkušební napětí. Proto by rozumný návrh měl umístit vysokonapěťový konec vedení co nejdále od železného jádra. Z tohoto důvodu je konec vysokonapěťového vedení obvykle vyveden ze středu sloupu železného jádra. Tímto způsobem se vysokonapěťové vinutí skládá ze dvou paralelních spojení, přičemž konce neutrálního bodu vybíhají z horní a spodní části sloupu železného jádra a konce vodičů dvou paralelních spojení současně vedou ze středu sloupu železného jádra. Pokud je v této struktuře vysokonapěťový odbočný segment umístěn na neutrálním konci vysokonapěťového vinutí, lze neutrální bod pohodlně připojit dovnitř přepínače odboček a úroveň izolace použitá pro přepínač odboček by měla být co nejvíce minimalizována. Ve skutečném provedení však tyto segmenty přepínače odboček nelze nastavit na vysokonapěťové vinutí. Důvodem je to, že pokud jsou tyto segmenty přepínače odboček nastaveny na neutrální konec vysokonapěťového vinutí, když jsou odpojeny od vedení, bude mezi vysokonapěťovým vinutím a nízkonapěťovým vinutím významný rozdíl ve výšce, což výrazně zvýší svodový tok vinutí a rozptylové ztráty, stejně jako ztráty nakrátko{19}2} Kromě toho se bude impedance také značně lišit s různými polohami odbočkového napětí transformátoru. Proto je nutné zřídit samostatné odbočovací vinutí a umístit jej mimo vysokonapěťové vinutí. Toto samostatné odbočovací vinutí je kratší než vysokonapěťové a nízkonapěťové vinutí a je třeba jej rozdělit na horní a spodní část. Uprostřed není žádný liniový segment, takže na začátku vysokonapěťového vinutí zůstává prostor pro přívodní vodič.
Izolační struktura mezi střední polohou vysokonapěťového vinutí a nízkonapěťovým vinutím musí být schopna odolat maximálnímu napětí při přepěťové zkoušce vysokonapěťového vinutí. To vyžaduje větší radiální hlavní izolační vzdálenost mezi vinutím vysokého a nízkého napětí než v případě transformátoru 33 kV/11 kV a v této vzdálenosti musí být uspořádána řada izolačních struktur olejové mezery složených z kartonových podpěr. Tyto olejové mezery se používají k vytvoření cirkulačních kanálů pro chlazení oleje a také usnadňují infiltraci izolačního oleje do lepenkové izolace. Pohodlnější je tedy navinout vysokonapěťové vinutí-na kartonovou trubici. Přijetí této struktury vyžaduje vybudování malého vysokonapěťového vinutí, aby bylo možné navrhnout elektrické namáhání nízkonapěťového vinutí, což vyžaduje zvětšení hlavní izolační vzdálenosti mezi vinutím vysokého a nízkého napětí. Pokud lze tedy skupinu vysokonapěťových vodičů navinout na vyjímatelnou formu, může být odpovídající provedení ekonomičtější. V tomto případě lze vysokonapěťové vinutí nasadit na nízkonapěťové vinutí po odstranění formy, aniž by bylo nutné používat lepenkové trubky.
Během experimentu se napětí mezi vysokonapěťovým koncem drátu vinutí a odbočovacím vinutím připojeným k neutrálnímu bodu blíží napětí mezi vysokonapěťovým vinutím a nízkonapěťovým vinutím. Proto by mezi vysokonapěťové vinutí a odbočovací vinutí měla být také umístěna řada podobných konstrukcí izolace mezery mezi papírovými trubkami a olejem. Tyto papírové trubičky musí mít uprostřed vinutí otvory, aby bylo možné vytáhnout vysokonapěťové svorky vodičů. K dosažení výše uvedených cílů lze použít měkké rohové kroužky nebo tvarované rohové kroužky, aniž by došlo ke snížení izolační pevnosti.
Ačkoli ne zcela izolovaný systém vinutí může být dobře aplikován na konstrukci popsanou výše a je široce používán v systémech 132 kV a vyšších ve Velké Británii, tato konstrukce má také určité nedostatky a v některých případech ji nelze použít. V případě, kdy je kapacita transformátoru malá a vysokonapěťový proud velmi nízký, projeví se hlavní nevýhody výše uvedené struktury. Tento problém lze názorně ilustrovat na příkladu. Ačkoli transformátory s přímým snížením napětí od 400k a kapacitou až 60MV ·A se používají zřídka, občas se s touto konstrukcí setkáme. To je například případ, kdy je nutné zajistit pomocné napájení pro elektrárnu připojenou k systému 400 kV, ale nelze získat napětí 132 V. V tomto případě je proud vysokonapěťového vedení{10} 86.6A. Když vysokonapěťové vinutí přijme dvousměrnou strukturu připojení, proud v každém paralelním vinutí větve bude 43,3 A. Pro tento typ vinutí je požadovaná plocha průřezu drátu při jeho typické hodnotě proudové hustoty 144 mm. Tato plocha průřezu je vhodná pro použití drátu 3 mm * 5 mm, ale jeho velikost je příliš malá na to, aby vinutí mělo dostatečnou stabilitu. Zejména u vinutí s tak vysokými úrovněmi napětí bude pravděpodobně vyžadovat, aby byly vodiče obaleny papírovou izolací o tloušťce 1 mm, což činí výše uvedený problém ještě výraznějším. Proto, aby byly splněny požadavky na stabilitu struktury vinutí, je nutné zvolit hodnotu proudové hustoty mnohem nižší, než je ekonomická proudová hustota.
Použití duální paralelní struktury může vyřešit výše uvedené problémy. To přímo způsobí, že se plocha průřezu drátu zdvojnásobí a jeho typická velikost se může stát 3 mm x 120 mm. Tato velikost se běžně používá pro řezání. Samozřejmě v tomto okamžiku neexistuje žádná výhoda struktury centrálního výstupního vedení a konce vinutí musí také odolat kompletnímu zkušebnímu napětí vedení proti zemi. Pokud je neutrální bod uzemněn přes impedanci, nelze použít ne zcela izolované transformátory. Tato struktura se často používá na jiných místech mimo Spojené království. Trojúhelníkové zapojení vysokonapěťových vinutí s napěťovými úrovněmi 132 kV a vyšší není ve Spojeném království možné, ale v některých jiných zemích se občas používá. V tomto případě již nemá použití vinutí s centrální výstupní strukturou přednost. Při použití trojúhelníkového připojovacího vinutí musí být segment odbočovacího vedení umístěn uprostřed vinutí. Aby přepínač odboček splnil požadavky na úplnou izolaci, musí také odolat všem zkušebním napětím vysokonapěťového vinutí. Přestože výrobní náklady této konstrukce jsou mnohem vyšší než náklady na ne zcela izolované konstrukce, může to jasně ilustrovat výhody mrtvého uzemnění neutrálního bodu pro zmíněný transformátor.
