GIS设备即为气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear），将断路器、隔离开关、接地开关、母线（HGIS除外）、互感器、避雷器、套管、电缆终端等主要元件均装入密封的金属容器，内充以绝缘气体（通常为SF6）。因其有体积小、占地面积少、不受外界环境影响、运行安全可靠、维护简单和检修周期长等优点，所以GIS设备在变电站中的应用日益广泛。
GIS设备内的空间极为有限，其工作场强往往很高，内部绝缘缺陷（如杂质、尖端等）易导致局部电场集中，SF6气体击穿电压下降（均匀电场下SF6击穿电压约为空气的3倍，不均匀时最严重情况下接近空气），极易发生设备故障，而且后果严重。
实践证明，GIS设备故障以绝缘性故障为多，而GIS局部放电往往是绝缘性故障的先兆和表现形式。一般认为，GIS设备中放电使SF6气体分解，严重时影响电场分布，导致电场畸变，然后腐蚀绝缘材料，最终引发绝缘击穿。
在生产或安装过程中，受诸多因素影响，GIS设备会产生局部放电现象。引起GIS设备局部放电的主要因素如图1-2-1所示。
图1-2-1 引起GIS设备局部放电的主要因素
自由微粒
自由微粒产生的原因：主要是GIS设备在生产、装配、运行以及检修等过程中会不可避免地在设备内部产生灰尘、油污等。并且现场安装条件不如生产工厂，无法彻底清除GIS设备内部的微粒及异物。还有就是材料不符合规定，内部有导电微粒存留。这些微粒及异物中以自由金属微粒危害最甚，自由金属微粒具有积累电荷的能力。
自由微粒引起的GIS绝缘故障可以分为自由金属微粒引起的SF6气体介质击穿和绝缘子表面上的金属微粒沿面放电而导致的闪络。由于固体介质的沿面闪络电压远低于SF6气体的击穿电压，所以绝缘子表面上的金属微粒更易引发GIS设备绝缘事故，危害更大。
自由金属微粒在电压作用下获得电荷并发生移动，一般情况下移动与放电的可能性是随机的。当电压超过一定值时，这些微粒就能在气体间隔间移动、跳跃，从而引发局部放电。金属微粒移动靠近而未接触高压导体时，如果距离小于某一极限值，在强电场力作用下，也容易引起局部放电。
绝缘子表面上的金属微粒产生的主要原因是GIS设备在生产、装配、运输以及开关动作等过程中会不可避免地在设备内部产生金属微粒。当这些金属微粒运动到绝缘子表面可能会被绝缘子表面吸附。绝缘子表面吸附的固体金属微粒，通常会移动到低场强区而不发生局部放电。经过一段运行，由于机械振动或操作过电压引起的静电力，使它产生轻微的移动而形成微粒堆积，这样导致绝缘子表面电荷聚集，在某种程度上加大了放电发生的概率。当金属微粒游离到绝缘子的表面，在一定条件下被固定下来时（如被油脂粘住），绝缘子表面的金属微粒状似金属突出物，在高电压环境下，极易造成尖端放电。绝缘子上的金属微粒放电，会引起绝缘子表面损伤，在工频电场下产生表面树痕，最终发生绝缘故障。如下图1-2-2。
图1-2-2 存在自由微粒的GIS设备(www.xing528.com)
浮动电极
主触头接触不良产生的原因：一方面是存在自由微粒，这些微粒附着主触头表面，使接触电阻增大。自由微粒在试验中不易被检测和彻底清理。另一方面，随着GIS设备长时间地运行，在电弧的作用下主触头容易发生烧损。以上两种因素如果得不到及时的处理，就会逐渐发展成主触头接触不良的故障。
一些连接部件在最初安装时虽然接触良好，但随着开关操作所产生的机械振动会导致移位，随时间推移带来的劣化，有可能造成屏蔽罩松动、固定底座用的螺栓松动，从而出现悬浮电位。同时，静电屏蔽体或导体连接点机械上的不良接触又会加剧因静电力引起的机械振动，从而进一步导致接触不良，最终出现电浮动电极。对于大多数浮动电极，所形成的等效电容在充电或放电过程中会产生局部放电。（图1-2-3）
图1-2-3 存在浮动电极的GIS设备
金属突出物
这些金属突出物通常是加工不良、机械破坏或组装时的擦刮等因素造成的，从而形成绝缘气体中的高场强区。这些尖刺在工频电压下电晕比较稳定，因而在稳态工作条件下一般不会引起击穿。然而，在快速暂态条件下，譬如在雷电波，尤其是快速暂态过电压情况下，缺陷就会引起故障。（图1-2-4）
图1-2-4 存在金属突出物的GIS设备
绝缘子中的气泡
气泡缺陷主要包括绝缘子内部气泡缺陷和绝缘子与高压导体交界面的气隙缺陷。气泡缺陷通常很小，常常是一些在制造过程中形成但又很难检测到的缺陷，比如盆式绝缘子、导体支撑绝缘子、绝缘拉杆在产品制造的过程中，工艺控制不良，导致绝缘子内部残留有气泡等。气泡放电机理比较复杂，这是因为在一个气泡中就有可能存在着多种类型的放电。一般认为气泡中的放电可能有3个途径：一是贯穿气泡的气体放电，一是沿气泡上下底面的沿面放电，一是沿气泡壁的表面放电。另外，也有可能存在着多个气泡，各个气泡的放电又各不相同，相互影响，相互叠加，造成贯穿性故障。（图1-2-5）
图1-2-5 存在气泡的GIS设备
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