《环氧浸渍纸多层复合绝缘低频介电弛豫特性与仿真分析》报告由兰州理工大学张宏亮团队发布，聚焦特高压直流干式套管核心绝缘材料的低频介电性能，通过实验测量与仿真建模，揭示温度、湿度对材料介电弛豫的影响机制，为套管长期可靠运行提供技术支撑。

研究背景聚焦特高压套管绝缘需求，环氧浸渍纸因满足阀厅无油化要求，已成为换流变套管的主流选择，但其内部存在环氧/浸渍纸、浸渍纸/铝箔等多重界面，在高温、高场、极性反转等工况下，介电特性呈现显著非线性，影响电场分布与运行安全性，亟需开展针对性研究。

研究搭建了完善的介电特性测量与分析体系。采用IDAX300绝缘诊断系统（频率范围10⁻³~10³Hz）与VAX020电压放大器，结合Havriliak-Negami（HN）模型、电极极化模型等多种分析方法，系统测试皱纹绝缘纸与环氧复合材料的低频介电参数，涵盖复介电常数、复交流电导率、复电模量等关键指标。

皱纹绝缘纸低频介电特性受温度与湿度显著影响。温度升高会使复介电常数实部台阶区向高频迁移，120℃时出现明显直流电导现象，β极化活化能约0.53eV，弛豫时间随温度升高而缩短；湿度增加会降低深陷阱深度，使β极化弛豫时间缩短，同时引入大量离子载流子，引发电极极化，75%RH时直流电导率较0%RH提升四个数量级，介电弛豫强度显著增强。

环氧复合材料呈现双介电弛豫过程。高温段（>60℃）由皱纹纸β极化主导，低频段受环氧/浸渍纸界面极化（麦克斯韦-瓦格纳极化）控制，界面极化活化能为0.46eV；水分会降低材料深陷阱与浅陷阱深度，增大载流子迁移率，缩短界面极化时间常数，100%RH时β极化活化能降至0.48eV，介电特性非线性加剧。

仿真建模实现介电特性精准预测。构建RC串并联等效电路模型，结合体积分数法计算浸渍纸频域介电参数；基于COMSOL Multiphysics搭建多层复合材料有限元模型，提出温度-频率解耦建模方法，简化温度梯度下场建模流程。仿真结果表明，温度梯度工况下，电场极值集中在高温侧，低频段电场分布非均匀度显著增大，最大值与最小值比值达9.7，与等温测试结果差异明显。

研究结论明确：环氧浸渍纸复合材料在60℃以上呈现双弛豫过程，温度与湿度通过影响极化机制和载流子输运改变介电特性；基于体积分数的等效电路模型可有效获取浸渍纸介电参数；温度梯度显著影响多层复合材料电场分布，低频工况下非均匀度急剧提升。该研究为特高压套管绝缘结构优化与寿命评估提供了关键实验数据与仿真方法。

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