В Украине воздушные линии электропередачи (ВЛ) класса напряжения 6 и 10 кВ являются наиболее протяженными и, преимущественно, находятся в сельских районах. Их общая длина превышает 280 тыс. км. Более 95% ВЛ выполнено на опорах из железобетонных стоек. В сетях, которые имеют железобетонные (металлические) опоры на ВЛ, емкостный ток замыкания на землю ограничен до 10 А. Действующими «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» (2003) разрешается работа ВЛ с однофазным замыканием на землю (ОЗЗ) до ликвидации повреждения.
В населенной местности железобетонные опоры имеют заземляющие устройства (ЗУ) с нормированной величиной сопротивления не выше 10, 15, 20 и 30 Ом, в зависимости от величины удельного сопротивления грунта. ЗУ с указанной нормированной величиной сопротивления являются термически устойчивыми к длительно протекающим через них токам ОЗЗ до 10 А.
В ненаселенной местности, где протяженность ВЛ в 3–4 раза больше, чем в населенной, сопротивление ЗУ не нормируется. С целью экономии металла, в качестве ЗУ опоры используется естественная проводимость подземной части железобетонной стойки.
Сопротивление такого естественного заземлителя может на один-два порядка превышать величину нормированного сопротивления ЗУ опор в населенной местности, что существенно осложняет поиск места повреждения.
Иногда он продолжается сутки и больше и заканчивается термическим поражением естественного заземлителя опоры. Естественные заземлители опор не являются термически устойчивыми к длительно протекающим через них токам ОЗЗ до 10 А и требуют ограничения времени работы ВЛ с ОЗЗ [1].
На всех промежуточных опорах существующих ВЛ установлены штыревые фарфоровые ШФ или стеклянные ШС-изоляторы. Штыревые изоляторы соответствуют рекомендациям IEC и требованиям действующих стандартов, но во время эксплуатации на ВЛ повреждаются.
По данным [2], до 60–70% устойчивых однофазных замыканий на землю по причине «изоляция» происходит на опорах ВЛ из-за повреждения линейных штыревых изоляторов, остальные 30–40% – из-за разрушения разрядников, ОПН, повреждения изоляции на трансформаторных подстанциях и др. На одно устойчивое ОЗЗ в сети в среднем возникает 1,5 двойных замыканий на землю, что свидетельствует о сравнительно низкой надежности штыревых изоляторов.