电力变压器是电力系统中的重要设备,其稳定运行对电网的安全性和可靠性十分关键。绝缘材料的电气及机械性能的退化会影响变压器的可靠运行,被视为评估变压器剩余寿命的关键因素。近年来,基于振动分析的电力变压器状态监测方法得到了广泛研究,取得了诸多进展。但在现有的研究成果中,缺乏对变压器绝缘老化与其振动特性变化之间关系的讨论。对绝缘材料老化的研究多集中于机械性能或绝缘性能受单一应力作用下的退化过程。热、电、机械联合作用下的绝缘材料机械性能退化缺乏有关研究。因此,研究变压器绝缘材料受多重应力作用下的机械性能退化规律,建立绝缘老化与变压器振动特性之间的联系,对振动法评估其绝缘老化状态十分必要。本文以绝缘材料多因素老化所致的机械性能退化为切入点,研究其与变压器振动特性之间的关系,并在此基础上设计与开发了能够实现相关分析功能的振动测试系统。本文的主要内容概括如下:首先,设计并实施了热老化、机-电老化、机-电-热老化三台绝缘纸老化实验,测试其抗拉强度及刚度,分析其变化规律,发现高温作用会使绝缘纸的抗拉强度下降而刚度上升,机械振动和局部放电则会使绝缘纸的抗拉强度和刚度均降低。根据绝缘纸老化前后的微观形貌,对上述现象进行了合理解释。运用绝缘纸老化的分子动力学模型对上述老化过程进行拟合,得到绝缘纸受热、电、机械综合作用的抗拉强度变化经验模型和刚度变化经验模型。在掌握绝缘材料的机械性能退化规律后,将此结果纳入变压器的振动建模与分析中,研究绝缘老化与其振动特性的联系。运用模态分析法对变压器振动特性进行研究,得到共振频率和FRF(Frequency Response Function)等在绝缘老化过程中的变化规律。最后,基于以上研究结果设计并开发了面向FRF分析的振动监测系统。可实现振动信号的实时采集、存储与显示功能,在脱离上位机的条件下实现振动信号频谱分析和FRF计算,为变压器绝缘老化状态的评估提供参考。