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

                 GIS內部不同缺陷類型引發(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發(fā)生畸變有不可忽視的關系。長期的運行經驗表明，可能導致GIS電場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的過程中，可能會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(wěn)態(tài)交流電壓時，針狀突起物的存在會改變場強分布，其周圍會形成高場強區(qū)，若場強繼續(xù)增高并達到SF6氣體的擊穿場強時，穩(wěn)定的電暈放電就會發(fā)生，這將有利于間隙中的電場分布的改善，使電場分布變得更加均勻，故此時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)過電壓(VETO)下，電場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針狀突起物進行檢測，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(xiàn)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，而場強與曲率半徑成反比，故高壓導體周圍的電場強度相對較高，出現(xiàn)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，同時也是引發(fā)GIS絕緣故障的主要原因之一。可能造成此缺陷的原因一般是由于GIS制造或裝配過程中的清洗不到位，或者機械裝置動作時金屬摩擦產生的金屬粉末。金屬微粒具有積累電荷的能力，在外加電場時可以獲得感應電荷并積累一定能量，在交流電壓場的影響下可發(fā)生振動或改變位置。微粒運動與放電的可能性是隨機的，它們的運動程度除了與其材料和形狀有關，還會受到外加電場強度和作用時間的影響。當電場強到一定程度，使得自由金屬微粒獲得足夠大的動能，微粒就有可能會在其作用下越過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，更有可能發(fā)生局部放電現(xiàn)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到絕緣子上并附著于其表面時，將可能導致絕緣子沿面閃絡并造成擊穿。

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

1.3 懸浮電極

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

這類缺陷所形成的等效電容在充放電過程中會產生很強的局部放電信號（典型的是在>1000pC），易于檢測。同時會產生強烈的電磁輻射和超聲波，分解出腐蝕性物質和微粒，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程中形成，但是由于很小所以很難被檢測到。制造時不小心留下的內部空隙、環(huán)氧樹脂材料在固化過程中熱收縮導致出現(xiàn)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)氧樹脂材料與電有不同的熱膨脹系數(shù)，也有可能會導致氣泡的產生。在電場強度很高時，氣隙會引發(fā)三種不同的局部放電現(xiàn)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給GIS帶來絕緣缺陷問題。如在GIS的運輸過程中可能會發(fā)生振動和組件間的碰撞，元件容易發(fā)生變形或損傷。在交接試驗時，有些影響絕緣介質性能的裝配錯誤有時會被漏檢，這種情況可能不會立刻引起絕緣故障，但可能會給以后的正常運行帶來嚴重的問題。除此之外，濕度也有可能會導致絕緣問題。由于SF6不可避免的會含有少量微水，微水會在溫度降低時產生凝露，使其易與其它物質混合在一起附在固體絕緣表面，絕緣表面的導電性會受到嚴重影響。這會嚴重降低SF6氣體的絕緣性能，必須嚴格控制濕度以避免此類問題的產生。

以上GIS的絕緣缺陷都可能會導致GIS中發(fā)生局部放電現(xiàn)象。絕緣體中的局部放電可能造成絕緣材料的腐蝕，進一步發(fā)展成電樹枝，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(shù)都有較大的差異，所以可以通過對這些信號開展進一步的研究分析，進而對絕緣缺陷類型進行識別。