本发明公开了一种多层油纸绝缘结构的无非线性变化频段的确定方法，属于油纸绝缘状态无损评估技术领域，包括制备多组不同油隙比例的多层绝缘结构模型，确定频域介电响应曲线出现非线性变化的临界频率；获得不同频段下多层绝缘结构模型的介电弛豫活化能；将不同频段下多层绝缘结构模型的介电弛豫活化能和测试温度下的临界频率代入到温度归算方程，获得目标温度下扩展的无非线性变化的临界频率。使测算结果更加贴近实际变压器；可以通过曲线扩展得到获得目标温度下无非线性变化的频域介电响应数据，从而获得目标温度下任意频率处无非线性变化的损耗因数值，同时由于测试激励幅值较高，并可消除现场测试中线路耦合的电磁干扰。