造成GIS内部发生局部放电的原因是多方面的，GIS问世以来40多年的运行经验表明，绝缘故障一直是影响其长期可靠性的重要因素之一。国内外都出过大的GIS闪络和击穿事故，例如，韶关和溪电站110kV GIS在绝缘试验时由45mm长螺钉掉在盆式绝缘子上造成击穿；江门220kV GIS由于绝缘子的脏污造成击穿；沙角电厂在安装GIS时留下尖毛刺而引起击穿；大亚湾400kV GIS在绝缘试验后发现在变压器与母线连接处的绝缘子有明显的漏电痕迹。这些都说明了对GIS进行绝缘检测是十分必要。表1-1给出了CIGRE在1998年统计的自1967年到1992年欧洲及北美部分地区投入运行的不同电压等级GIS绝缘故障情况。

GIS绝缘故障率统计

从故障率来看，超过了GIS绝缘配合所限定的0.1次/（百间隔·年）的指标，且随着电压等级的增高，故障率增大。引发绝缘故障的缺陷类型及故障的平均分布如图所示。

GIS内部不同缺陷类型引起绝缘故障率统计结果

GIS内部影响绝缘介质性能的缺陷主要有：严重的安装错误、导体之间接触不良、高压导体突出物、固定微粒、绝缘子缺陷、蒸气等，见图1-40自由导电微粒、SF6气体混有水蒸汽等，见下图。

GIS内常见的缺陷种类

下面对上述几类缺陷分别分析：

（1）微粒及异物

在GIS设备制造生产、运输、安装、使用过程中不可避免的金属粉末、片状或大尺寸固体颗粒混在气体中。其中危害大也是为常见的缺陷是自由导电颗粒。它们在外电场的作用下感应电荷以获得足够的电场能量，并在电场力的作用下跳动、位移。如果获得的能量足够大，微粒可能越过外壳和高压导体的间隙移动到有损绝缘的地方。导电微粒接近而未接触到高压导体时容易产生局部放电（partial discharge, PD）现象。同时，导电微粒在位移过程中和附着在绝缘子表面时也会产生PD现象。

（2）固定金属突出物

固定金属突出物的产生是因为加工不良、机械破坏、安装时相互碰撞、挂擦，其存在通常有两种情况：金属突起毛刺和金属微粒附着在固体绝缘表面，在突出部分很容易形成高场强区。稳态时易产生相对稳定的电晕，但在诸如雷击过电压或操作过电压等快速暂态过电压下，往往会引发故障。

某些颗粒起初并不存在，而是在运行一段时间后出现，在机械振动和操作过电压引起的静电力下，有轻微位移，并向绝缘危害的方向发展。还有一些长期固定在绝缘子表面，作为固定金属颗粒粘在绝缘表面，并不在电场力作用下移动到低场强区域，在绝缘子表面形成表面电荷聚集，加大了故障的可能性。这些微粒的危害相当于金属突出物。

（3）悬浮电位体

在GIS内部用来改善绝缘易击穿部位电场分布的屏蔽电极与高压导体或接地导体间电气连接部件有着广泛的应用。但这些连接部件随着开关电器操作产生的机械振动也会随之位移或随运行时间推移而老化，从而产生浮动电位。同时，内部的不良接触又会因为静电力引起的机械振动会进一步加剧接触不良，从而出现电极电位浮动。浮动电位体所产生的局部放电会伴有较强的电磁辐射和超声波，还会形成腐蚀性分解物和微粒，这些都会加速GIS内部绝缘恶化，污染附件的绝缘表面直至造成绝缘故障。

（4）绝缘子缺陷

绝缘子缺陷通常有内部和外部两种表现形式。内部缺陷通常很小，通常是在制造过程中形成，难以发现和检测；外部表面缺陷是由其他绝缘缺陷类型引起的，如PD产生的分解物、绝缘气体中混入的水蒸气对固体绝缘表面的破坏、自由导电颗粒等。

（5）SF6气体混有水蒸气

实验实测表明，GIS内部SFb气体掺入其他少量其他绝缘性能良好的气体(如N2等)有利于提高SF6气体绝缘性能，然而一旦混入水蒸气，其绝缘性能将会急剧恶化。温度下降时，GIS内部的杂质就混合在水蒸气产生的凝露中，附着在固体绝缘材料表面，影响其表面的导电性，恶化绝缘性能。

除了上述五种绝缘缺陷类型外，在GIS设备生产、制造、运输、装配的各个环节都有可能出现疏漏，而在交接实验时山没有被检测出来，从而对今后GIS设备的运行埋下隐患。