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500 kV惠茅乙线# 237塔在台风“天兔”袭击下导线横担向小号侧水平翻折，三相导线全部断线并从悬垂线夹中脱出，导线断线且重锤片磨损。该塔为惠汕地区在此次台风事故中唯一受损的500 kV铁塔，见图1。
事故分析报告指出，现场实际风速远超设计风速是导致事故的主要原因。大风荷载下由于导线断线而产生的不均匀张力是导致事故的直接原因。
本文根据现场调研的实际情况，全面分析了此次事故发生的原因，主要包括重锤片磨损分析、导线断口分析、横担翻折分析等。本文还提出了事故段线路的改造建议，可为类似工程的设计及建设提供参考。
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台风“天兔”导致500 kV惠茅乙线# 237塔受损严重。该塔左侧导线横担向小号侧水平翻折；三相导线全部断线，并全部从悬垂线夹中脱出；地线正常悬空，左侧的普通地线悬垂线夹处有严重的脱股磨损现象；三相导线悬垂串仍挂在塔上，除导线悬垂线夹外其他金具和复合绝缘子均没受破坏；导线悬垂线夹船体内有明显的导线滑动磨痕，船体端部导线出口处有明显的导线压磨痕迹；两个边相悬垂串左下角悬垂线夹的船体都掉落一半；左边相的悬垂线夹上还残留部分铝股；中相右下角悬垂线夹的船体全部掉落；部分与悬垂线夹联接的U型挂板变形严重；三相导线悬垂串所挂重锤边缘均有与导线摩擦的刮痕。# 236～# 237档掉落的导线被往南吹离线行约160 m，掉落的导线还砸在其底下的110 kV桂尖线和220 kV桂海线上。该档内220 kV桂海线靠# 236塔侧地线掉落，左侧110 kV桂尖线#61塔倒塔。# 237～# 238档掉落的导线被往南吹离线行约130 m，掉落的导线还砸在其底下的220 kV东桂线和220 kV桂星线上。
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500 kV惠茅乙线事故段原属500 kV惠汕II回线路中的一部分，按《110～500 kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T 5092)设计[1]，最大设计风速取用重现期为30年，离地面20 m高的10 min平均最大值。事故段最大设计风速为35.8 m/s(折算到20 m高时为40 m/s)，覆冰设计值为0 mm。强台风“天兔”影响期间，汕尾市录得最大风速46.6 m/s(15级)、极大风速60.7 m/s(17级)，是有记录以来登陆汕尾市的最强台风，事故段台风最大风速40 m/s，是该段线路最大设计风速的1.12倍，台风风压达到设计风压的1.25倍，风速超出设计标准是造成这次事故的主要原因[2-8]。
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惠茅乙线# 237塔立于金锡水库坝边，前侧有一小山头，后侧跨越水库，受地形限制，该塔前、后侧档距分别为376 m和802 m，不均匀度较大。当风速较大时，小号侧由于档距较大，导线受到的水平力风力要远大于大号侧，从而造成小号侧导线张力大于大号侧导线张力，# 237塔悬垂线夹处的导线由于张力差，悬垂串往小号侧摆动。由于# 237塔垂直档距较小，水平档距较大，垂直荷载与水平荷载的比值较小，悬垂串横向摆动的角度较大。# 237号在台风强劲的风力下，悬垂串出现大角度、不定向地剧烈摆动。导线悬垂线夹由于前、后侧所受横向风不一样，悬垂线夹受扭，与悬垂线夹相连的U型挂板也受扭变形(图2)。
Figure 2. Shackle Deformation of # 237 Tower
另外，# 237塔前、后侧导线受到来自北边的侧向风作用，由于后侧档距较大，所受侧向力也较前侧大，# 237塔线夹处导线有向小号侧移动的趋势，导线悬垂线夹发生侧向扭动，导线在悬垂线夹船体侧面边缘产生应力集中，使导线发生磨损，由图3中悬垂线夹船体侧面残留的痕迹可见该处的导线损伤也较为厉害。甚至有部分悬垂线夹船体在端部受压后承受不住，出现本体断裂，如图4。
Figure 3. Suspension Clamp Wear of # 237 Tower
Figure 4. Suspension Clamp Fracture of # 237 Tower
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由于受地形限制，# 237塔的水平档距较大，垂直档距较小，该塔的Kv值(垂直档距/水平档距)较小，在风的作用下，悬垂串往塔身摆动的角度较大，容易出现大风情况下悬垂串往塔身摆动，当距离较小时导线对塔身放电。为了改善这种情况，该塔设计采用悬垂串加重锤的方法以减少悬垂串的摆动角度。在非事故情况下，导线不会与重锤片发生摩擦。
从# 237 ～ 238档内中相和右边相导线断口附近残留的铝包带可以看出(图5)，上述两个子导线的铝包带均裹得较紧，在导线上应该没有滑移。
Figure 5. Fracture Surfaces of Middle Phase and Right Side Phase
由于导线断口均位于铝包带靠小号侧，可以推断中相和右边相导线均在# 237塔靠小号侧断裂。而重锤片的磨损痕迹均在大号侧重锤片的上端，可见是由于小号侧导线断线后，大号侧导线向前滑出，前侧导线弧垂变大很多，使得重锤片上方子导线堕下与重锤片产生摩擦。如果是由于重锤与导线摩擦导致导线断裂，由于四个子导线均断裂，那么重锤片上应该有四处磨损痕迹，而实际上重锤片上只有靠大号侧第一片重锤右上角有磨痕。据上分析，重锤片与导线的摩擦为该相导线断线后产生的次生损害。重锤片的磨损痕迹见图6。
Figure 6. Counter Weight Wear of # 237 Tower
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根据现场情况分析，导线的断口应该在# 237塔悬垂线夹出口或附近。由于导线在台风中剧烈地前后来回摆动，悬垂线夹边缘的导线不断受到磨损，使部分铝股折断，导线抗拉强度降低，最终导致断裂。
导线断口部分呈扁形，部分呈锥形(图7)。锥形断口为导线受张力过大的情况下拉断形成的。扁形断口可能是导线在发生滑移动受挤压，首先发生变形，而后在张力作用下拉断，或受往复弯折作用下折断。
Figure 7. Fracture Shape of The Wire
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# 237塔左边相导线向小号侧翻折，左边相导线悬垂线夹中残留导线铝丝。如图8及图9所示。
Figure 8. Cross-arm Breaking Distortion of # 237 Tower
Figure 9. Suspension Clamp Fracture
据上分析，应为# 237塔左边相导线首先在大号侧发生了断线，造成导线受到小号侧单侧张力，快速向后抽动，当左边相悬垂串向后拉至水平状态时，导线试图进一步从悬垂线夹后侧中滑出，但由于悬垂线夹前侧导线断口处线股发生严重的散脱，在导线滑动过程中卡在悬垂线夹中，造成左侧导线横担受到一个极大的单侧张力，而按规范规定，该横担设计时仅考虑25%的最大使用张力作为断线荷载，因此这种情况已经远远超出横担的承载能力，使之发生形变向后翻折。
2.1 风速影响分析
2.2 档距影响分析
2.3 重锤磨损分析
2.4 断线分析
2.5 横担翻折分析
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以上一系列的分析表明，在远超设计风速的大风作用下，由于# 237塔前、后侧档导线剧烈摆动，使导线与线夹船体边缘不断发生摩擦，首先导致北侧的左边相在# 237塔靠大号侧断线发生故障，断线后由于导线卡在悬垂线夹处无法脱落，张力差将左侧横担往小号侧扭曲。其他相导线也在左边相断线后相继断线。由于台风的没有规律性，# 237塔悬垂串的摆动也没有规律，造成不同相导线断线位置不同。
针对以上分析的原因，为了提高该段线路的抗风能力，避免再次发生事故，建议按以下原则进行改造：
1)为了减少或避免线路发生事故后对高速公路的影响，建议在跨越高速公路的区段改造为独立耐张段。
2)为了减少由于前、后侧档距不均造成的影响，建议在# 237塔小号侧约467m处增立1基耐张塔以减少# 237塔小号侧档距。
3)为了降低大风时导线悬垂线夹与导线之间的磨损，建议将悬垂线夹处保护导线的铝包带更换为预绞丝护线条，同时将上述地线悬垂线夹更换为防磨型或耐磨型线夹。
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