我国电网容量的不断增加以及输电电压等级的提升,对大型变压器的安全可靠运行提出了越来越高的要求。在变压器的所有故障类型中,绕组变形故障一直高居不下,而变压器绕组发生松动或变形本质上是绕组机械结构特性发生了改变。因此,有必要借助于建模计算和试验研究的方法,进一步深入研究变压器绕组的固有机械特性及其随绕组状态改变的变化规律,为变压器绕组结构优化、及基于振动分析法的变压器绕组变形检测方法提供重要的参考依据,保证变压器安全可靠运行。变压器绕组动力学特性的仿真计算是获取变压器绕组振动特性的重要手段,本文利用有限元分析软件ANSYS建立了变压器绕组的三维有限元模型,综合模态分析与谐响应分析,计算得到了变压器绕组正常与典型故障工况下的固有振动特性。对某110kV变压器绕组模型动力学特性的计算结果表明,变压器绕组的前四阶固有频率均远离100Hz分量,且对应的振型具有良好的一致性和对称性;绕组固有频率随预紧力的降低呈现下降趋势,但其振型改变不明显;绕组固有频率随绕组变形程度的加剧不断向低频处偏离,且峰值不断增大。对变压器绕组进行试验模态分析是获取其固有机械特性变化规律的重要手段,本文从模态测试原理出发,以某110kV变压器为试验对象,设计了变压器绕组模态测试方案,对绕组正常、松动或变形等典型故障工况进行了模态试验。试验结果表明,变压器绕组正常工况下的固有振动特性与仿真结果吻合良好,有效验证了仿真计算的正确性。变压器绕组松动前后各阶固有频率对应的模态振型差异较小,变压器绕组变形时,局部刚度会有较大改变,局部振型有反向振动出现,振型一致性被破坏。为了获取更加准确地变压器绕组模态参数,本文提出了基于局部均值分解的变压器绕组模态参数识别方法。即将模态试验得到的变压器绕组脉冲响应分解成各阶PF分量之和,进而将每一个PF分量所包含的瞬时相位进行拟合得到绕组的固有频率,对瞬时幅值取对数后进行拟合得到绕组的阻尼比。计算结果表明,基于局部均值分解的模态参数识别算法能够准确识别变压器绕组固有频率及阻尼比;与POLYMAX方法相比,其阻尼比的识别准确性更高,更加适合变压器绕组的模态参数识别。为进一步提高变压器绕组动力学分析的准确性,满足变压器绕组结构优化及故障识别的分析要求,本文提出了基于灵敏度分析的变压器绕组参数型有限元模型修正方法。以初始仿真得到的固有频率与试验模态固有频率之差作为目标函数,通过对变压器模型的响应灵敏度结果确定合适的修正参数,采用一阶优化方法对现有变压器绕组有限元模型进行了修正。结果表明,所提出的变压器绕组有限元模型修正方法可以有效对模型进行修正;修正后的有限元模型分析结果更加准确地反映出变压器绕组的固有机械特性。本文的研究结果可以为绕组振动检测方法提供重要的理论依据;同时,可以为变压器结构设计、参数优化等领域提供重要参考。