针对基于离散频率振动信号的绕组机械状态诊断方法无法真实反映绕组结构特性，且对于绕组早期松动故障灵敏度低的问题，提出了基于合闸暂态宽频振动信号的变压器绕组机械状态检测方法。首先，研究了变压器空载合闸时绕组轴向振动机理，基于最小作用原理建立了双导线振动模型动力学方程；其次，通过鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm， 简称WOA）优化的变分模态分解（variational mode decomposition， 简称VMD）得到包含绕组基频和机电耦合效应下高频分量的模态分量；最后，计算信号的样本熵值（sample entropy，简称SampEn）和频谱峰值，依据样本熵及频谱峰值的变化对变压器绕组机械状态进行检测。研究结果表明：伴随固有频率的变化绕组会出现参变谐振；WOA-VMD算法降噪效果优于普通VMD算法；基于宽频振动信号的绕组机械状态诊断方法能够有效反映绕组松动故障，验证了基于宽频响应变压器绕组故障诊断的可行性。