电力电缆作为电力传输的重要设备,在电力系统中备受人们的关注。随着经济不断发展及人们对用电需求量的增加,城市输电走廊空间变得日益狭窄。除此之外,近年来逐年上升的线路损耗,同样对电网建设提出了更严峻的挑战。超导电缆与XLPE电力电缆及架空线路相比,其优点是线损率低、可实现大容量电力传输的同时其占地空间小、无磁污染及环境友好等突出优点,冷绝缘高温超导电缆绝缘材料处于液氮环境中能够发挥更好性能,但对材料耐低温性能提出了更高的要求。因此,超导电缆在人口聚集的大城市地下电缆系统或大容量长距离输电工程应用中具有深远的发展潜力。区别于常规三相统包结构,本文选取冷绝缘结构下的三相同轴结构作为研究的重点。搭建并设计三相同轴超导电缆相关结构参数,并通过有限元软件进行仿真验证其结构的可靠性。基于已完成设计的参数构建对应电缆模型,采用电磁,热,流多物理场耦合进行稳、暂态及对应热特性分析。具体工作如下:1.根据以往工程及参考文献确定三相同轴超导电缆基本结构,并针对支撑管、超导层、缓冲层、电气绝缘层、屏蔽层及低温恒温器等主要结构进行参数设计并通过仿真及实验验证其结构的可靠性。2.针对电缆本体电磁参数进行计算,根据导体层与屏蔽层的自互感并建立对应的电缆本体数学模型;建立电缆本体电磁场简化模型进行损耗计算,损耗计算采用H formulation及T-A formulation两种方法验证结果的准确性。3.在点2基础上,根据已有电缆本体电磁场模型,综合考虑电缆运维成本与制造成本寻找导体层绕制节距最优解;建立电缆本体热-流耦合稳态模型并进行合理简化,着重分析本体支撑管结构类型与参数、液氮流入量与电缆本体性能间变化规律;4.对应搭建电缆本体热-流耦合暂态模型并进行适当简化,研究电缆本体在不同故障状态下各相导体层电流重分配规律及电缆本体温度分布变化情况。5.在多物理场仿真基础上,根据结构设计中所给出电缆本体参数制作对应短样。搭建低温大电流实验平台及低温耐压实验平台,并通过大电流通流试验、工频耐压试验及雷电流冲击试验验证了电缆本体结构设计的可靠性。