随着全球对环境保护和可再生能源的重视,清洁能源发电得到了前所未有的发展,其中一个重要的方面便是海上风力发电,我国风力发展‘十三五’规划提出要积极稳妥推进国内海上风电建设。同时,为了增强离岸岛屿的供电可靠性,近年来我国兴建了多项海底电缆输电工程。在这些跨海输电工程中,海底电缆作为连接两端变电站或换流站的重要设备,起到了关键作用。海底电缆结构复杂、制作工艺要求高,其使用环境特殊,深入海底,监测与检修也极为不方便,国内外均没有海底电缆载流量计算的规范或标准。因此,为确保海底电缆安全可靠运行,有必要开展海底电缆载流量分析计算。论文构建了海底电缆软、硬接头物理模型,建立了电缆电磁-热耦合场数学模型,采用有限元法进行了海缆软、硬接头的温度特性分析和不同敷设方式下海缆的载流量计算。具体研究内容主要包括:(1)分析了海底电缆的不同敷设方式。以电磁场理论和温度场传热学基本定律和方程为基础,研究了电缆电磁-热耦合场数学模型,分析了海底电缆运行过程中的电磁场和温度场之间的相互作用耦合机理和求解步骤;通过理论计算和试验测试结果与仿真结果的对比,导体损耗密度的误差、海缆缆芯温度的误差均小于5%,验证了建立模型和仿真方法的有效性;(2)利用COMSOL-Multiphysics软件建立了三维海底电缆接头的电磁-热耦合模型,对110kV海底电缆的软、硬接头分别进行了温度场分析与计算;研究了负荷电流对海缆软接头温度特性的影响规律;考虑了海缆硬接头压缩金属连接头接触电阻的影响,分析了海缆硬接头不同接触系数对其温度的影响;(3)进行了110 kV交流海缆直埋敷设、海水中敷设和登陆段排管敷设三种情况下的温度场及载流量的计算,分析了埋设深度、土壤热阻率和海水温度对海缆载流量大小的影响;分析计算了±500kV直流海底电缆常规直埋敷设和紧凑型敷设的温度场及载流量,对外部强制冷却对紧凑型敷设高压直流海缆载流量的提升进行了验证。