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械振動會進一步加劇接觸不良，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。