通过控制容积法对带有破损的高压输电线及电缆建立了物理和数学模型。模型考虑了电线和电缆芯的轴向导热，更精确地描述了破损程度和温度响应的关系；得到了无破损以及不同程度破损时电线以及电缆的表面温度分布规律；提出了通过红外热像仪测量表面温度分布在线检测与诊断输电线和电缆破损程度的方法，并针对常用电线电缆进行了具体分析和诊断。理论和实验研究均证明了红外在线检测电线电缆破损的可行性及定量诊断方法的有效性。
关键词：电缆；红外热像仪；高压输电线；无损检测；破损;飞鹤线缆

1 引言
电线电缆是电力部门最常用的设备之一，尽管物理结构比较简单，但在运行的过程中，如果没有及时发现故障隐患，一旦失效就会给国民经济带来巨大的损失。因此，人们对电线电缆各种故障的诊断进行了大量的研究。文献[1]通过对交链聚乙烯（XLPE）电力电缆试品在工频、0.1Hz 超低频和振荡波 3 种击穿电压下的平行对比试验研究，探讨了能够有效发现、判别 XLPE 电力电缆运行故障隐患的试验方法；文献[2]提出了电桥法测定电缆三相绝缘故障的新方法；文献[3]将分布式光纤温度传感器应用于交联聚乙烯绝缘地下电缆故障检测。此外还有小波重构故障测距方法[4]、阻抗法[5]以及局部放电检测方法[6]等。
近年来，随着红外热像仪测温精度的提高，加之体积小、效率高、适合大面积在线检测等优势，其在电线电缆的检测以及故障诊断中发挥了越来越重要的作用。文献[7]提出了基于表面温度场检测电缆芯温度的计算方法；文献[8]建立了高压输电线破损的红外诊断系统，通过检测红外探测器的响应电压来判断高压输电线的破损程度；文献[9]借助红外辐射理论，建立了破损导线的热辐射场和红外传感器对其输入响应的模型。前人的检测系统建立在电压响应信号的基础上。然而，随着热像仪精度的提高，可以通过热像仪直接精确地读出所检测部位的温度分布，通过红外特征分析和导热反问题求解相结合，直接判断设备内部是否存在故障以及故障的严重程度。
本文的工作就是针对常用电线电缆建立存在破损时内部传热的物理和数学模型，模型考虑了线和电缆的轴向导热，更加精确地描述了破损程度和温度响应的关系；分析在不同破损程度时破损处附近的轴向温度分布特征，从而研究红外热像检测的可行性；提出根据表面温度分布确定内部破损程度的反问题计算方法，并针对常用电线电缆进行具体分析和实验研究来验证方法的有效性。

4.2 电缆破损
以 8.7/15kV YJV 1×400mm2交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆为例计算电缆不同破损程度时电缆缆芯以及外表面的温度分布。环境温度取 40℃，电流强度为 680A。表面为自然对流和辐射换热。电缆的具体参数详见国标。
电流强度为 680A 时，在破损中心附近的缆芯和电缆外表面的温度分布。由于电缆各种热阻的影响使得缆芯和外表面的温度相差达 20℃以上。所以，为了保证电缆不超过其最高工作温度必须对电缆的外表面温度进行监控，通过式(7)进行反向计算，得到缆芯的温度。
电缆不同破损程度时电缆外表面的温度分布。从图中可知，随着破损程度的增加，电缆表面的温差加大；并且，在不同破损程度时，破损处和无破损处的最大温差均大于 1.5℃，远远大于热像仪的最小分辨温差。证明了红外检测电缆的可行性。为破损处不同最高温度时，根据红外热像仪所测得的表面温度分布通过反向计算诊断电缆缆芯破损程度的结果.