怎么通过红外热像检测判断电缆终端头是否存在局部放电过热问题

电缆终端头是电力电缆系统的薄弱环节，局部放电引发的过热故障是导致电缆绝缘损坏、停电事故的主要原因之一。红外热像检测作为一种非接触式、可视化的温度监测技术，能快速捕捉设备表面的温度分布异常，为提前发现电缆终端头潜在故障提供依据。本文结合红外热像检测原理与电缆终端头故障特征，详细说明如何通过该技术准确判断局部放电过热问题，帮助运维人员提升检测有效性。

红外热像检测的基本原理

红外热像仪的核心原理是接收物体发射的红外辐射能量，并将其转化为与温度对应的电信号，最终生成可视化的热像图。物体的温度越高，红外辐射强度越强，热像图上对应位置的颜色越偏向红、黄等高温色调；温度越低则偏向蓝、绿等低温色调。

电力设备检测常用长波红外热像仪（波长范围8-14μm），这一波段的红外辐射穿透烟雾、灰尘的能力较强，且受环境光线干扰小，适合户外电缆终端头检测。此外，热像仪的温度分辨率（如0.1℃）是关键指标——局部放电引发的过热往往仅涉及小范围区域（直径几毫米），微小的温度变化（如0.5℃）也能通过高分辨率热像仪捕捉到。

需要注意的是，红外热像检测的是物体表面温度，而非内部温度，但局部放电产生的热量会通过热传导传递到表面，因此表面温度异常可间接反映内部绝缘缺陷。

电缆终端头局部放电过热的成因

局部放电是指电缆终端头内部绝缘结构中，因电场集中导致的局部击穿放电现象，放电过程中会产生焦耳热，若放电持续发展，热量积累会导致表面温度升高。其主要成因包括四类：

一是绝缘材料老化。交联聚乙烯（XLPE）电缆终端头的绝缘层长期受电、热、机械应力作用，会出现分子链裂解、结晶度下降，形成微小孔隙或裂缝，这些缺陷会导致电场集中，引发局部放电。

二是安装缺陷。终端头制作时，若绝缘层剥离不整齐、应力锥位置偏移（哪怕1mm）或半导体层残留，会破坏电场分布的均匀性，使局部电场强度超过绝缘材料的击穿场强，诱发放电。

三是密封不良。终端头密封胶圈老化或安装时未压实，会导致水分渗入，绝缘材料受潮后电阻率下降，局部放电加剧——水分中的离子在电场作用下定向移动，会进一步破坏绝缘结构。

四是导体连接不良。终端头与电缆导体的连接部位若压接不紧密，接触电阻增大，会产生额外的焦耳热；若同时存在绝缘缺陷，两种热量叠加会加速过热故障的发展。

红外热像检测的前期准备

检测前的准备工作直接影响结果准确性，需重点关注三点：

设备校准：检测前必须用黑体炉或经计量认证的水银温度计校准热像仪，确保温度测量误差控制在±0.5℃以内。例如，用黑体炉设置25℃，热像仪显示温度应在24.5-25.5℃之间，否则需调整设备参数。

环境控制：避免在强光直射（如正午）、风速＞5m/s或雨天检测——强光会引入额外红外辐射，风速会加速设备散热，雨水会降低表面发射率，均会干扰温度测量。最佳检测时间为阴天或傍晚（环境温度20-30℃）。

表面清理与参数设置：检测前需擦除终端头表面的灰尘、油污（可用干布或酒精棉），因为污染物会降低表面发射率（如灰尘的发射率约0.6，而干净硅橡胶的发射率约0.9），导致温度测量偏低。此外，需将热像仪的发射率调整至与终端头材料匹配（硅橡胶取0.85-0.95，金属导体取0.6-0.7），并输入环境温度、湿度等参数以补偿大气衰减。

红外热像检测的操作流程

操作流程需规范，确保捕捉到关键区域的温度信息：

首先确定检测位置：电缆终端头的应力锥区域（电场集中点）、导体连接部位（接触电阻易增大处）、绝缘护套与电缆本体结合处（密封易失效处）是局部放电的高发区，需作为重点检测位置。

其次控制检测距离与角度：热像仪与终端头的距离以1-3米为宜——距离过近会导致热像图范围过小，无法观察整体温度分布；距离过远则分辨率下降，难以识别微小高温点。角度方面，热像仪光轴应与终端头表面法线（垂直方向）夹角不超过30°，避免因角度过大导致反射干扰或温度测量误差。

最后设置拍摄参数：选择“温度优先”模式（优先保证温度测量准确性，而非图像清晰度），调整焦距至热像图清晰，拍摄时保持设备稳定（可使用三脚架），避免因晃动导致热像图模糊。

热像图的分析要点

热像图分析需结合温度数据、分布形态与历史记录，重点关注四点：

一是温度异常点识别。根据DL/T 664-2016《带电设备红外诊断应用规范》，电缆终端头的热点温度与环境温度的温差（ΔT）超过5℃，或同一相终端头不同部位的温差超过3℃，需警惕故障可能。例如，终端头应力锥边缘某点温度为35℃，环境温度为25℃，ΔT=10℃，明显超出正常范围。

二是热分布形态。局部放电引发的过热通常表现为“点热源”——即一个直径几毫米的高温点，周围温度梯度大（如从高温点到1cm外温度下降2℃以上）；而导体连接不良的过热是“面热源”，整个连接部位温度均匀升高，梯度小。

三是历史数据对比。若某终端头的历史热像图显示某点温度为28℃，本月检测为35℃，ΔT=7℃，即使绝对值未超过标准，也说明故障在发展，需重点跟踪。

四是相位对比。同一电缆终端头的三相热像图应基本一致，若某一相的温度明显高于其他两相（如A相32℃，B、C相26℃），则A相可能存在局部放电过热。

局部放电过热的热像特征判别

局部放电过热的热像图有明显的独特特征，可与其他故障区分：

首先是“点热源+高梯度”。局部放电的过热集中在绝缘缺陷处，如应力锥边缘的一个小亮点，温度比周围高3-10℃，且从亮点到周围的温度下降速度快（梯度＞1℃/cm）。例如，硅橡胶护套上的一个直径3mm的高温点，温度38℃，周围1cm处温度30℃，梯度8℃/cm，符合放电特征。

其次是热分布不均匀。放电是脉冲式的，会导致温度波动，热像图上表现为“不规则斑点”或“毛刺”，而非均匀的高温区。若终端头表面有碳化痕迹（黑色斑点），对应的热像图位置会有高温点——碳化区域的发射率更高（约0.95），且放电导致的温度升高更明显。

最后是与负荷的关系。局部放电过热的温度随负荷增加而升高，但即使负荷降低，温度也不会回到正常水平（因为绝缘缺陷持续存在）；而导体连接不良的过热在负荷降低后温度会明显下降（如负荷从100A降至50A，温度从35℃降至28℃）。

常见误判因素及规避方法

红外热像检测易受环境干扰，需规避四类误判：

一是反射干扰。附近高温物体（如变压器散热器）的红外辐射会反射到终端头表面，导致热像图出现虚假高温点。规避方法：改变检测角度（如从侧面拍摄），或用挡板遮挡反射源。

二是表面污染。灰尘、油污会降低表面发射率，导致温度测量偏低（如干净硅橡胶的发射率0.9，沾灰后降至0.6，热像仪显示温度会比实际低5-10℃）。规避方法：检测前用干布擦净表面，或调整热像仪的发射率至与污染物匹配。

三是大气衰减。潮湿、烟雾环境会吸收红外辐射，导致温度测量偏低。规避方法：选择环境湿度＜80%、无烟雾时检测，或缩短检测距离至1米内。

四是相邻设备干扰。三相终端头靠得太近时，相互间的热辐射会影响温度测量。规避方法：单独检测每相，或用纸板隔开相邻相，减少热辐射传递。

检测结果的验证方法

红外热像检测是“初步筛查”，需结合其他手段验证结果，确保准确性：

一是超声波检测。局部放电会产生高频超声波（频率20-200kHz），用超声波局放仪检测终端头，若在热像图的高温点位置检测到超声波信号（幅值＞50dBμV），则可确认存在局部放电。

二是高频局放检测。使用高频局放仪（30-300MHz）检测终端头的放电脉冲信号，若信号相位集中在0-90°和180-270°（典型的局部放电相位特征），则进一步验证故障。

三是解剖检查。对于已停电的终端头，解剖后若发现绝缘层有碳化痕迹、裂缝或水分，且位置与热像图的高温点一致，则最终确认局部放电过热故障。