随着人们对生态环境问题的日益重视,海上风电这一洁净且储量巨大的可再生能源获得了快速发展。海底电缆不仅可以将近海风电场的电力传输到岸上,同时也可以增加离岸岛屿和海上石油平台的供电可靠性,因此海底电缆的输电技术在国内具有重要的研究价值和广泛的应用前景。相较于陆地电缆,海底电缆不仅结构更加复杂,其敷设环境复杂多变,海缆的修复和维护都颇为不便。海缆载流量的精确计算对于提高海缆利用率,实现海缆的安全可靠运行有着重要的意义。在此背景下,本文对电缆的温度场和载流量展开研究。目前研究电缆载流量的主要方法有三种:解析法、数值法和试验法。本文对解析法和数值法进行研究和分析,主要内容如下:海底电缆的环流包括金属护套和铠装层接地电流,其中护套和铠装层的感应电流占重要部分。本文基于电磁感应原理,计算了护套和铠装层上的感应电压,根据海底电缆的结构和两端接地方式构建了感应电流等值电路,根据回路电流列方程组求解护套和铠装层感应电流,通过与有关文献数据的比较,验证了模型的准确性。对海底电缆建立π型等效电路求解护套电容电流,与护套感应电流进行叠加得到护套接地电流,铠装层接地电流为感应电流。本文分析了负荷电流、电缆长度和相间距对电缆护套和铠装层接地电流的影响。计算结果表明:金属护套和铠装层接地电流与海缆负荷电流近似成正比例变化;海缆长度主要影响护套容性电流,海缆长度越长护套容性电流越大,护套接地电流变大;对于负荷电流较大和电缆长度较短的线路,可以忽略容性电流对电缆护套环流的影响;在一定范围内护套和铠装层接地电流也随着相间距的增加而变大。当相间距增加到30m时,护套和铠装层环流增长速率逐渐趋于平缓;在每相电缆护套和铠装层并联后串联电阻可以有效减小护套和铠装层接地电流。本文根据电缆不同的敷设方式,使用COMSOL有限元仿真软件分别建立了海底土壤直埋、海底铺设和排管敷设下单回路单芯交流电缆的温度场计算模型。通过电磁场与温度场的耦合模型研究了土壤直埋下的电缆温度场和载流量,并研究了埋深对电缆载流影响;对海底铺设和登陆段排管敷设下的电缆建立电磁-热-流耦合模型,研究了海水温度和海水流速对海缆载流量的影响规律,比较了三种敷设方式下的载流量。结果表明,登陆段排管敷设下的电缆载流量最低,在工程实际确定载流量时应重点考虑。