在城市电力建设中,电缆隧道敷设因其负载能力高、便于管理和巡检等优点而越来越被广泛使用,目前鲜有通过算法对隧道敷设多回高压电缆线路布置优化的研究。为了充分利用隧道内的电缆的负载能力,本文对隧道敷设多回路高压电缆进行了多物理仿真研究和布置优化研究。本文首先从解析计算法方面对电缆金属护套感应电压及环流进行了研究,分析了交叉互联接地方式的原理及相关参数的计算,对考虑金属护套环流的电缆载流量的解析计算方法进行了分析。以某隧道敷设电缆线路为例,研究隧道内电磁场、温度场和流场的数学微分方程,并分析了电路接口的原理;基于COMSOL有限元仿真软件建立隧道敷设多回高压电缆的电-磁-热-流多物理场结合电路仿真模型。通过护套环流的仿真计算结果与解析计算结果的对比,以及实际运行电缆线路环流的测量值与仿真计算值的比较,验证本文多物理场仿真模型计算电缆护套环流的有效性;通过对隧道内实际运行电缆外皮进行测温及隧道内风速测量并对比模型计算结果,验证了本文模型计算温度场和流场的正确性。基于本文建立的多物理场结合电路仿真模型,计算了不同线芯电流下电缆金属护套的环流及感应电压,结果发现环流占比最高为7.09%、感应电压最高为76.58V;计算了7回路运行和单回路运行的各回路电缆载流量,与解析计算的载流量计算结果相近,进一步验证了模型的正确性。基于电-磁-热-流多物理场结合电路仿真模型,给定线芯电流,以各回路电缆的相序和位置为变量,以护套环流低于线芯电流10%为约束条件,以最高线芯温度计算值最低为目标,采用COMSOL with MATLAB联合仿真,结合遗传算法对本文案例某典型隧道电缆线路的布置进行优化。优化结果表明,110kV和220kV电缆的最高温度在优化后分别下降了3.30%和2.98%;对优化后布置方式下隧道电缆进行仿真计算,在达到优化前布置方式相同的最高温度时,110kV和220kV电缆的线芯电流分别提高了6.75%和7.14%;在110kV电缆400A、220kV电缆700A的线芯电流下,优化后布置方式下金属护套环流平方和下降了18.09%。