高压电缆是保障电力系统输电和数据通信的重要设备,其正常运行对社会经济发展有重要作用。陆地电缆在蛇形敷设、排管敷设和弯曲敷设三种典型敷设下,若其长时间工作在最大载流量负荷下,导体发热产生巨大热机械力可能使其产生损伤;海底电缆在洋流冲刷下会出现部分裸露,其极易与岩石发生磨损遭受损伤。本文依据热力学理论,针对不同的陆缆敷设环境,确定温度场的热交换方式。蛇形敷设、弯曲敷设下的陆缆裸露在空气中,本文所建模型主要考虑陆缆内部热传导及空气对流换热,采用直接耦合的方式进行热结构建模,同时对模型施加温度载荷和结构载荷;排管敷设下的陆缆考虑了热辐射,采用间接耦合的方式进行热结构建模,先求解陆缆的温度场分布,再将得到的温度场作为载荷施加到结构分析中。本文建立并求解了陆缆弯曲敷设的热机械有限元模型,提取其变形后的数据,对绝缘层的电场进行建模,分析了不同弯曲半径下热膨胀对绝缘电场的影响。此外,本文根据有限元方法中的瞬态动力学理论和海底电缆实际运行的现场工况,使用ANSYS设置海缆与岩石的接触对、施加载荷、建立并求解了海缆磨损模型。本文得到了蛇形敷设和排管敷设下陆缆温度场、位移、应力、应变的分布特性;得到了陆缆在不同弯曲半径敷设下绝缘层的电场畸变情况;获得了海缆在洋流冲刷下与岩石磨损时其应力、应变分布特性以及光单元的振动特征。本文的研究为高压电缆的敷设和日常监测提供了理论依据。