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。

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]。

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)。

图  2  # 237塔U型挂板变形

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。

图  3  # 237塔导线悬垂线夹磨损

Figure 3.  Suspension Clamp Wear of # 237 Tower

图  4  # 237塔导线悬垂线夹断裂

Figure 4.  Suspension Clamp Fracture of # 237 Tower

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。

图  5  档内中相和右边相导线断口

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。

图  6  # 237塔重锤磨损

Figure 6.  Counter Weight Wear of # 237 Tower

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。

图  7  导线断口形状

Figure 7.  Fracture Shape of The Wire

# 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。

图  8  # 237塔横担扭曲

Figure 8.  Cross-arm Breaking Distortion of # 237 Tower

图  9  断裂的悬垂线夹

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。

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。