造成GIS內(nèi)部發(fā)生局部放電的原因是多方面的，GIS問世以來40多年的運行經(jīng)驗表明，絕緣故障一直是影響其長期可靠性的重要因素之一。國內(nèi)外都出過大的GIS閃絡(luò)和擊穿事故，例如，韶關(guān)和溪電站110kV GIS在絕緣試驗時由45mm長螺釘?shù)粼谂枋浇^緣子上造成擊穿；江門220kV GIS由于絕緣子的臟污造成擊穿；沙角電廠在安裝GIS時留下尖毛刺而引起擊穿；大亞灣400kV GIS在絕緣試驗后發(fā)現(xiàn)在變壓器與母線連接處的絕緣子有明顯的漏電痕跡。這些都說明了對GIS進(jìn)行絕緣檢測是十分必要。表1-1給出了CIGRE在1998年統(tǒng)計的自1967年到1992年歐洲及北美部分地區(qū)投入運行的不同電壓等級GIS絕緣故障情況。

GIS絕緣故障率統(tǒng)計

從故障率來看，超過了GIS絕緣配合所限定的0.1次/（百間隔·年）的指標(biāo)，且隨著電壓等級的增高，故障率增大。引發(fā)絕緣故障的缺陷類型及故障的平均分布如圖所示。

GIS內(nèi)部不同缺陷類型引起絕緣故障率統(tǒng)計結(jié)果

GIS內(nèi)部影響絕緣介質(zhì)性能的缺陷主要有：嚴(yán)重的安裝錯誤、導(dǎo)體之間接觸不良、高壓導(dǎo)體突出物、固定微粒、絕緣子缺陷、蒸氣等，見圖1-40自由導(dǎo)電微粒、SF6氣體混有水蒸汽等，見下圖。

GIS內(nèi)常見的缺陷種類

下面對上述幾類缺陷分別分析：

（1）微粒及異物

在GIS設(shè)備制造生產(chǎn)、運輸、安裝、使用過程中不可避免的金屬粉末、片狀或大尺寸固體顆粒混在氣體中。其中危害大也是為常見的缺陷是自由導(dǎo)電顆粒。它們在外電場的作用下感應(yīng)電荷以獲得足夠的電場能量，并在電場力的作用下跳動、位移。如果獲得的能量足夠大，微?？赡茉竭^外殼和高壓導(dǎo)體的間隙移動到有損絕緣的地方。導(dǎo)電微粒接近而未接觸到高壓導(dǎo)體時容易產(chǎn)生局部放電（partial discharge, PD）現(xiàn)象。同時，導(dǎo)電微粒在位移過程中和附著在絕緣子表面時也會產(chǎn)生PD現(xiàn)象。

（2）固定金屬突出物

固定金屬突出物的產(chǎn)生是因為加工不良、機(jī)械破壞、安裝時相互碰撞、掛擦，其存在通常有兩種情況：金屬突起毛刺和金屬微粒附著在固體絕緣表面，在突出部分很容易形成高場強(qiáng)區(qū)。穩(wěn)態(tài)時易產(chǎn)生相對穩(wěn)定的電暈，但在諸如雷擊過電壓或操作過電壓等快速暫態(tài)過電壓下，往往會引發(fā)故障。

某些顆粒起初并不存在，而是在運行一段時間后出現(xiàn)，在機(jī)械振動和操作過電壓引起的靜電力下，有輕微位移，并向絕緣危害的方向發(fā)展。還有一些長期固定在絕緣子表面，作為固定金屬顆粒粘在絕緣表面，并不在電場力作用下移動到低場強(qiáng)區(qū)域，在絕緣子表面形成表面電荷聚集，加大了故障的可能性。這些微粒的危害相當(dāng)于金屬突出物。

（3）懸浮電位體

在GIS內(nèi)部用來改善絕緣易擊穿部位電場分布的屏蔽電極與高壓導(dǎo)體或接地導(dǎo)體間電氣連接部件有著廣泛的應(yīng)用。但這些連接部件隨著開關(guān)電器操作產(chǎn)生的機(jī)械振動也會隨之位移或隨運行時間推移而老化，從而產(chǎn)生浮動電位。同時，內(nèi)部的不良接觸又會因為靜電力引起的機(jī)械振動會進(jìn)一步加劇接觸不良，從而出現(xiàn)電極電位浮動。浮動電位體所產(chǎn)生的局部放電會伴有較強(qiáng)的電磁輻射和超聲波，還會形成腐蝕性分解物和微粒，這些都會加速GIS內(nèi)部絕緣惡化，污染附件的絕緣表面直至造成絕緣故障。

（4）絕緣子缺陷

絕緣子缺陷通常有內(nèi)部和外部兩種表現(xiàn)形式。內(nèi)部缺陷通常很小，通常是在制造過程中形成，難以發(fā)現(xiàn)和檢測；外部表面缺陷是由其他絕緣缺陷類型引起的，如PD產(chǎn)生的分解物、絕緣氣體中混入的水蒸氣對固體絕緣表面的破壞、自由導(dǎo)電顆粒等。

（5）SF6氣體混有水蒸氣

實驗實測表明，GIS內(nèi)部SFb氣體摻入其他少量其他絕緣性能良好的氣體(如N2等)有利于提高SF6氣體絕緣性能，然而一旦混入水蒸氣，其絕緣性能將會急劇惡化。溫度下降時，GIS內(nèi)部的雜質(zhì)就混合在水蒸氣產(chǎn)生的凝露中，附著在固體絕緣材料表面，影響其表面的導(dǎo)電性，惡化絕緣性能。

除了上述五種絕緣缺陷類型外，在GIS設(shè)備生產(chǎn)、制造、運輸、裝配的各個環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)疏漏，而在交接實驗時山?jīng)]有被檢測出來，從而對今后GIS設(shè)備的運行埋下隱患。