引發(fā)GIS的故障缺陷類(lèi)型分布如圖所示?？梢?jiàn)故障中接觸不良、自由金屬微粒、絕緣子上發(fā)生的故障占了大多數。

                 GIS內部不同缺陷類(lèi)型引發(fā)的故障率

局部放電的發(fā)生和發(fā)展是導致GIS故障的主因，而局部放電與局部電場(chǎng)發(fā)生畸變有不可忽視的關(guān)系。長(cháng)期的運行經(jīng)驗表明，可能導致GIS電場(chǎng)畸變的主要絕緣缺陷主要包括：針狀突起物、自由金屬微粒、懸浮電極、固體絕緣氣隙等，各種絕緣缺陷在GIS內部的示意圖如圖所示。

                      GIS內部的絕緣缺陷

1.1 針狀突起物

在制造、安裝及操作GIS的過(guò)程中，可能會(huì )在高壓導體或金屬外殼上留下比較尖銳的針狀突起物。當設備兩端加上穩態(tài)交流電壓時(shí)，針狀突起物的存在會(huì )改變場(chǎng)強分布，其周?chē)鷷?huì )形成高場(chǎng)強區，若場(chǎng)強繼續增高并達到SF6氣體的擊穿場(chǎng)強時(shí)，穩定的電暈放電就會(huì )發(fā)生，這將有利于間隙中的電場(chǎng)分布的改善，使電場(chǎng)分布變得更加均勻，故此時(shí)不易導致電極間的貫穿性擊穿。但是在快速電壓如沖擊、快速暫態(tài)過(guò)電壓(VETO)下，電場(chǎng)強度和電壓變化梯度都很大，針狀突起物則很容易引發(fā)GIS的局部擊穿，造成絕緣故障。因此，若能在放電初期就對此類(lèi)針狀突起物進(jìn)行檢測，對預防絕緣擊穿具有重要的意義。針狀突起物有的位于GIS外殼內壁上，有的則出現在GIS內部的高壓導體上，由于外殼與高壓導體的曲率半徑不同，前者的曲率半徑大于后者的曲率半徑，而場(chǎng)強與曲率半徑成反比，故高壓導體周?chē)碾妶?chǎng)強度相對較高，出現在該位置的針狀突起物更容易引發(fā)局部放電。

1.2 自由金屬微粒

自由金屬微粒是GIS中普遍的絕緣缺陷，同時(shí)也是引發(fā)GIS絕緣故障的主要原因之一?？赡茉斐纱巳毕莸脑蛞话闶怯捎贕IS制造或裝配過(guò)程中的清洗不到位，或者機械裝置動(dòng)作時(shí)金屬摩擦產(chǎn)生的金屬粉末。金屬微粒具有積累電荷的能力，在外加電場(chǎng)時(shí)可以獲得感應電荷并積累一定能量，在交流電壓場(chǎng)的影響下可發(fā)生振動(dòng)或改變位置。微粒運動(dòng)與放電的可能性是隨機的，它們的運動(dòng)程度除了與其材料和形狀有關(guān)，還會(huì )受到外加電場(chǎng)強度和作用時(shí)間的影響。當電場(chǎng)強到一定程度，使得自由金屬微粒獲得足夠大的動(dòng)能，微粒就有可能會(huì )在其作用下越過(guò)GIS外殼和高壓導體之間的間隙。當微粒接近但尚未接觸到高壓導體時(shí)，更有可能發(fā)生局部放電現象。與導體上固定物的微粒相比，處于這種狀態(tài)下的微粒導致局部放電的可能性要高10倍左右。除此以外，若自由金屬微粒運動(dòng)到絕緣子上并附著(zhù)于其表面時(shí)，將可能導致絕緣子沿面閃絡(luò )并造成擊穿。

在實(shí)際的生產(chǎn)和運行中微?？偸请y以避免的，但是良好的設計和制造工藝可以降低自由金屬微粒產(chǎn)生的可能性，另外，GIS的組裝也是微粒產(chǎn)生的主要環(huán)節，需要多加注意避免產(chǎn)生微粒。

1.3 懸浮電極

GIS內部安裝著(zhù)很多屏蔽電極，用于改善危險部分的電場(chǎng)強度，與空氣絕緣中的均壓環(huán)作用相同。在正常狀態(tài)下，屏蔽電極通過(guò)輕負載與高壓導體或接地導體相連。一般來(lái)說(shuō)，由于只會(huì )有很小的容性電流通過(guò)這些連接部分，對它們的制造要求并不是那么的嚴格。但GIS運行一段時(shí)間以后，一些在安裝初期接觸的很好的連接部分，可能會(huì )由于開(kāi)關(guān)操作引起的機械振動(dòng)或老化而與其他部分之間出現接觸不良的問(wèn)題，形成懸浮電極。而機械上的不良接觸又會(huì )引發(fā)因靜電力引起的機械振動(dòng)，使接觸不良的問(wèn)題更加嚴重。

這類(lèi)缺陷所形成的等效電容在充放電過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生很強的局部放電信號（典型的是在>1000pC），易于檢測。同時(shí)會(huì )產(chǎn)生強烈的電磁輻射和超聲波，分解出腐蝕性物質(zhì)和微粒，使臨近的絕緣表面受到污染，終導致絕緣擊穿。

1.4 固體絕緣氣隙

固體絕緣氣隙缺陷一般都在在制造過(guò)程中形成，但是由于很小所以很難被檢測到。制造時(shí)不小心留下的內部空隙、環(huán)氧樹(shù)脂材料在固化過(guò)程中熱收縮導致出現的內部空隙都是造成固體絕緣氣隙缺陷的原因。此外由于環(huán)氧樹(shù)脂材料與電有不同的熱膨脹系數，也有可能會(huì )導致氣泡的產(chǎn)生。在電場(chǎng)強度很高時(shí)，氣隙會(huì )引發(fā)三種不同的局部放電現象：沿氣隙壁的表面放電、沿氣隙上下底面的沿面放電和貫穿氣隙的氣體放電。

1.5 其他因素的影響

除了上述情況外，一些其他的因素也有可能會(huì )給GIS帶來(lái)絕緣缺陷問(wèn)題。如在GIS的運輸過(guò)程中可能會(huì )發(fā)生振動(dòng)和組件間的碰撞，元件容易發(fā)生變形或損傷。在交接試驗時(shí)，有些影響絕緣介質(zhì)性能的裝配錯誤有時(shí)會(huì )被漏檢，這種情況可能不會(huì )立刻引起絕緣故障，但可能會(huì )給以后的正常運行帶來(lái)嚴重的問(wèn)題。除此之外，濕度也有可能會(huì )導致絕緣問(wèn)題。由于SF6不可避免的會(huì )含有少量微水，微水會(huì )在溫度降低時(shí)產(chǎn)生凝露，使其易與其它物質(zhì)混合在一起附在固體絕緣表面，絕緣表面的導電性會(huì )受到嚴重影響。這會(huì )嚴重降低SF6氣體的絕緣性能，必須嚴格控制濕度以避免此類(lèi)問(wèn)題的產(chǎn)生。

以上GIS的絕緣缺陷都可能會(huì )導致GIS中發(fā)生局部放電現象。絕緣體中的局部放電可能造成絕緣材料的腐蝕，進(jìn)一步發(fā)展成電樹(shù)枝，并終導致絕緣擊穿。研究表明，不同絕緣缺陷所導致的局部放電信號的波形、頻譜等很多特性和參數都有較大的差異，所以可以通過(guò)對這些信號開(kāi)展進(jìn)一步的研究分析，進(jìn)而對絕緣缺陷類(lèi)型進(jìn)行識別。