局部放電是電場能以電荷積聚及電子運(yùn)動(dòng)的形式積累與釋放的過程。長期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，GIs中引發(fā)局部放電的典型絕緣缺陷主要有自由金屬微粒、金屬突出物、絕緣子氣隙、絕緣子表面金屬污染物、懸浮電極等五種。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析這五種絕緣缺陷引起的局部放電的機(jī)理。

（1）自由金屬微粒
電負(fù)性是指分子或原子捕獲電子生成負(fù)離子的幾率。作為一種強(qiáng)電負(fù)性氣體，SF6具有明顯捕捉自由電子而形成負(fù)離子并阻止放電形成的能力。GIS腔體中的金屬微粒在外電場作用下會(huì)釋放電子，成為帶有正電荷的金屬粒子，反過來又影響了GIS腔體內(nèi)局部電場的分布，引起電場畸變。當(dāng)電場畸變到一定程度時(shí)，電子就會(huì)從金屬電極表面逸出，使SF6氣體發(fā)生碰撞電離、熱電離以及光致電離，在兩電極間(相間或相對(duì)地)形成間歇或連續(xù)的局部放電通道。帶有正電荷的粒子在強(qiáng)電場環(huán)境中受到洛淪茲力、庫侖力以及電場梯度力的作用而向負(fù)極性電極移動(dòng)。如果電場足夠強(qiáng)，自由金屬微粒獲得的能量足夠大，就完全有可能越過外殼和高壓導(dǎo)體之間的間隙或移動(dòng)到有損絕緣的地方。當(dāng)金屬微粒接近而未接觸到高壓導(dǎo)體時(shí)，更容易產(chǎn)生局部放電。自由金屬微粒的另一影響是，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到絕緣子上而附著于絕緣子表面時(shí)，可能引發(fā)絕緣子沿面閃絡(luò)，造成擊穿。
    
在多次自由金屬微粒局部放電檢測試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電壓升高至起始電壓以后，自由金屬微粒產(chǎn)生持續(xù)的較為密集的局部放電，但在這個(gè)電壓等級(jí)上待續(xù)一段時(shí)間以后，局部放電會(huì)變得越來越少，直至某一較為穩(wěn)定的狀態(tài)。根據(jù)這一現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)，自由金屬微粒在電場力的作用下會(huì)從高場強(qiáng)區(qū)向低場強(qiáng)區(qū)移動(dòng)，即從電場畸變狀態(tài)向電場均勻狀態(tài)過渡。當(dāng)進(jìn)入低場強(qiáng)區(qū)以后，電場強(qiáng)度不足以使自由金屬微粒繼續(xù)移動(dòng)，但此時(shí)它導(dǎo)致的電場畸變程度仍然可能產(chǎn)生局部放電，便會(huì)穩(wěn)定在某一相對(duì)平衡的狀態(tài)。

這種局部放電主要發(fā)生在工頻電壓正負(fù)半波峰值前的電壓上升時(shí)刻，在正負(fù)極性電壓下都可能發(fā)生，應(yīng)該以流注與前驅(qū)先導(dǎo)放電為主要形式。

（2）金屬突出物
金屬突出物缺陷主要是指在GIS制造、裝配或檢修過程中在高壓導(dǎo)體上的金屬突起。在穩(wěn)態(tài)交流電壓下，在高壓導(dǎo)體突出物附近形成高場強(qiáng)區(qū)，當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到SF6氣體的擊穿場強(qiáng)則發(fā)生近似尖板電極的電暈放電。電暈放電在一定程度上改善了間隙中的電場分布，使電場的不均勻程度得到削弱，因此在穩(wěn)定的電暈放電狀態(tài)下，不易引發(fā)電極間的貫通性擊穿。但操作過電壓、雷電過電壓或快速暫態(tài)過電壓(Very Fast TransientOvervoltage-VFTO)作用下，不但電場強(qiáng)度增大，而且電壓變化梯度很大，放電通道可能會(huì)發(fā)展為貫通性擊穿故障。金屬突起在GIS內(nèi)導(dǎo)體和外殼內(nèi)壁均有可能出現(xiàn)，但由于GIS外殼的曲率半徑比高壓導(dǎo)體大，高壓導(dǎo)體上的突起物更容易引發(fā)局部放電。

突出物在高壓導(dǎo)體上時(shí)，局部放電主要發(fā)生在工頻電壓的負(fù)半周峰值附近；突出物在接地外殼上時(shí)，局部放電則主要發(fā)生在工頻電壓的正半周峰值附近。因此，相對(duì)于突出物電極來說，這種局部放電主要發(fā)生在負(fù)極性電壓下，以電暈流注與莖先導(dǎo)放電為主要形式。