GIS以高壓力的SF6氣體為絕緣介質，SF6氣體是局部放電發生的環境。氣體中的放電現象與SF6氣體中的帶電質點有關。電極空間及電極表面的氣體分子在碰撞、光輻射或熱輻射的情況下會發生電離，產生帶電質點。當電場強度一直增加并達到一定場強時，帶電質點獲得了很大的能量，需要以放電的形式來進行釋放，導致放電現象的發生。由于GIS內外兩電極的曲率半徑的數量級一致，兩電極間一般僅相距幾十毫米，所以在沒有出現絕緣缺陷的情況下，GIS內部的電場應為稍不均勻電場。一旦有絕緣缺陷出現時，局部電場過于集中致使電場發生畸變，形成極不均勻電場。所以，SF6氣體放電機理研究一般是基于極不均勻電場進行的。

首先發生在極不均勻電場中的放電現象是電暈放電，電暈放電進一步發展成先導放電，先導放電繼續發展形成主放電。在極不均勻場中，當電壓高到一定程度后，在氣體間隙*擊穿前，大曲率電極附近有薄薄的發光層，這種放電現象定義為電暈。如果加在SF6氣體間隙上的電壓過大，一旦場強集中處的場強高于臨界場強，放電機理就會出現變化，放電由湯姆遜形式過渡到流注放電形式。在電場作用下，SF6氣體中的電子在奔向陽極的過程中不斷發生碰撞電離，產生電子崩。電子崩電離過程集中于頭部，導致其頭部電荷密度很大，電離過程強烈，當電子崩發展到一定程度時，電子崩形成的空間電荷的電場將大大增強，致使合成電場發生明顯的畸變，崩頭將放射出大量光子。崩頭前后的電場明顯增強，促進激勵現象的發生，產生更多的分子和離子。分子和離子慢慢會從激勵狀態恢復到正常狀態，在這個過程中會有光子被放射出來。由于電子崩內的正、負電荷區域之間的電場受到削弱，這大大促進了復合過程的發生，同時也使得更多的光子被放射出來。如果外加電場足夠大，達到了擊穿場強，電子崩頭部就會形成流注放電。

當間隙距離較長時，會存在某種新的、不同性質的放電過程，即先導放電。要發生先導放電，首先要產生流注電暈，流注進而形成先導，先導不斷發展后導致擊穿。當放電發展到一定長度時，由于場強低于臨界電場強度，放電的發展會暫停。在此期間，放電通道內累積的電子迅速附著在SF6分子上，正、負電荷分開，正負空間電荷由此形成。此時，在SF6氣體內會有兩種運動發生，根據其帶來的不同影響可分別用莖先導機理和前驅機理來描述。流注形成先導后，先導的頭部會產生新的流注電暈，此流注在原來先導的基礎上又會發展成一段新的先導，新先導的頭部又產生了流注電暈，如此多次重復這個過程，先導就會不斷向前推進，終導致擊穿。

莖先導機理與前驅機理描述的是流注電暈發展成先導的過程，也是這個放電過程的關鍵部分。當形成流注電暈后，可用莖先導機理來解釋電暈電流繼續向流注區帶來新能量的原因。流注通道中的電子被陽極吸引，當電子的濃度足夠高時，電流足夠大時，流注通道中就開始熱電離。熱電離致使通道中帶點質點濃度的進一步增大，故先導增加、電流繼續加大。流注通道變成了有高電導的等離子通道，這時在其頭部又會產生新的流注，使得先導一步步向前發展。

前驅機理過程是指帶正電荷的離子和帶負電荷的離子分別向兩個相反的方向漂移，從而發生先導。在強電負性氣體內，放電端的正極和負極均可能發生前驅機理過程。前驅先導的發生是由于流注產生的離子受到電場的作用發生空間極化，大大增強了流注前方電場，等達到臨界場強時就形成了前驅先導。當空間電場極化越來越嚴重時會對放電產生屏蔽作用，因為這種屏蔽作用放電會受到一定抑制，然后由于流注根部溫度升高，出現了熱電離過程。熱電離引起通道中帶電質點濃度的進一步增大，同時空間電荷發生擴散和漂移，減弱了屏蔽，流注前方電場再次被加強，當電場又一次達到臨界場強的時候，再次發生前驅先導。前驅區域在非均勻電場中的區域很小，這就意味著在非均勻電場中，前驅形成時候的區域邊緣電場只有很低的強度，所以前驅發生時的能量損失也很小，同時前驅區域內的空間電荷分布的比較集中，能量也比較集中。

以上是對SF6氣體中整個放電過程從初積累，到接下來發展，到后產生局部放電的整個過程做出的分析，包括電暈、流注、先導放電、擊穿放電、莖先機理以及前驅機理。在GIS設備中提到局部放電，主要指的是*擊穿之前所發生的一些局部放電現象，包括電暈、流注及先導。雖然很多時候先導放電并沒有造成電極與電極之間的*擊穿，但是局部放電會誘發GIS設備內部絕緣缺陷，并使得絕緣缺陷發展和進一步惡化。所以，研究GIS內部絕緣缺陷引起的局部放 電對于保證GIS的安全運行具有十分重要的意義。