Een aantal atmosferische parameters beïnvloedt de diëlektrische sterkte van uitwendige isolatie, maar de relatieve luchtdichtheid (δ) en de absolute vochtigheid worden als de belangrijkste beschouwd. Hier ligt de nadruk op de relatieve luchtdichtheid, die een sleutelrol speelt bij de ontwikkeling van transmissiesystemen op grote hoogte, zoals bijvoorbeeld in China tot 5000 m. Het bestuderen van de rol van de luchtdichtheid begon meer dan een eeuw geleden, maar kwam in een stroomversnelling met de ontwikkeling van EHV en de noodzaak om het ontwerp van lijnen en onderstations te optimaliseren onder schakelende overspanningen. Proeven op grote hoogte werden uitgevoerd in Rusland (1967 Bazeylan & 1968 Volkova e.a.: proeven tot 3370 m), in de V.S. (1967 Phillips e.a.: proeven tot 3500 m), in Japan (Harada e.a. 1970: proeven tot 1850 m) alsmede in Italië, Zuid-Afrika en Mexico (Pigini e.a. 1989: vergelijkende proeven tot 3000 m). Recenter onderzoek kwam voort uit de behoefte om het ontwerp van UHV-projecten op grote hoogte in China te optimaliseren, met systematische tests in Wuhan (35 m), Beijing (50 m), Chengdu (500 m), Yinchuan (1000 m), Lanzhong (1500 m), Kunming (2100 m), Xining (2260 m), Qinghai (3000 m) en Tibet (4300 m). Grote klimaatkamers, zoals die bij China EPRI, zijn gebouwd om hoogten tot 6000 m te simuleren.

In de normen zijn verschillende benaderingen gevolgd over de wijze waarop rekening moet worden gehouden met de veranderende luchtdichtheid naarmate de hoogte toeneemt. IEC 60060-1, bijvoorbeeld, ontworpen voor het corrigeren van laboratoriumproeven, gebruikt: U=Uo*K, waarbij U en Uo de diëlektrische sterktes zijn op grote hoogte respectievelijk onder standaard atmosferische omstandigheden en waarbij K de correctiefactor voor de luchtdichtheid is, gegeven door K=δm, waarbij δ de relatieve luchtdichtheid op grote hoogte is. IEC 60071-2, ontworpen voor de coördinatie van de isolatie, verwijst rechtstreeks naar de hoogte van de plaats (H), zijnde δ onder vereenvoudigde veronderstellingen gerelateerd aan H door δ=e(H/8150). Het belangrijkste probleem is het bepalen van de parameter m, die afhankelijk is van het soort spanning, de isolatieconfiguratie, het soort isolatiemateriaal en de omgevingsomstandigheden (bijv. droog, nat, verontreinigd). Fig. 1 toont een voorbeeld van het bereik in “m”-waarden dat door verschillende onderzoekers is gevonden voor positieve schakelimpuls voor verschillende configuraties met en zonder isolatoren. De resultaten zijn uitgezet als functie van de spleetspeling. In dezelfde grafiek geven de ononderbroken curven de correctiebenadering weer die in de oude IEC 60 werd toegepast met betrekking tot m en speling. Met de nieuwere aanpak volgens de IEC-normen 60060 en 60071 werd getracht de beschikbare informatie (toen beperkt tot 3500 m) beter te rationaliseren door de factor m te relateren aan spanningsparameters in plaats van aan de vrije ruimte. De benaderingen in beide normen zijn echter soms tegenstrijdig, ook al gaan zij uit van dezelfde basisgegevens, en zij zijn ook moeilijk toe te passen. Bovendien houden zij geen rekening met informatie uit tests tot 5000 m. Er bestond dus behoefte aan actualisering en harmonisering van dergelijke correctiebenaderingen, rekening houdend met de meest recente resultaten, zoals aanbevolen door IEC en ondersteund door CIGRE, waar werkgroepen de invloed van hoogte op schone isolatoren (WG D1.50) en verontreinigde isolatoren (WG D1.44) hebben onderzocht.

Er zijn verschillende manieren om de nieuwe benadering te optimaliseren:

1. De invloed van de luchtdichtheid is over het algemeen een gering deel van de doorslag-/overslagspanning: een echt kleine onnauwkeurigheid in de meting, in de configuratiesimulatie of in de spanningsparameters kan leiden tot significante onnauwkeurigheden in de parameter m bij vergelijking van de resultaten op verschillende hoogten. Vergelijkende proeven op verschillende hoogten moeten daarom nauwkeurig worden opgezet en uitgevoerd.

2. Het is het beste de bestaande reeks historische experimentele gegevens niet over het hoofd te zien, en nieuw gegenereerde gegevens te gebruiken om ze beter te integreren en toe te passen.

3. Er zijn veel proeven gedaan met basisconfiguraties zoals het staafvlak onder droge omstandigheden, waarbij de invloed van de luchtdichtheid veel anders kan zijn dan bij werkelijke isolatorconfiguraties. Nieuwe gegevens voor werkelijke configuraties moeten zoveel mogelijk worden verstrekt.

4. Een van de belangrijkste omgevingsomstandigheden waarmee bij het ontwerp rekening moet worden gehouden, is de prestatie onder regen, die de sterkte van de isolator drastisch kan verminderen, afhankelijk van spanning, configuratie en type van isolator. Aangezien de relatieve invloed van de luchtdichtheid op de sterkte van de isolator onder regen kan veranderen, kunnen meer gegevens nodig zijn om beter te begrijpen hoe (b.v. door het onderzoeken van prestaties van isolatoren onder gelijkspanning en regen).

5. Aangezien vervuiling de bepalende ontwerpspanning is voor gelijkstroomsystemen, zijn aanvullende gegevens nodig over de invloed van de luchtdichtheid op de vervuilingsflashover van zowel hydrofiele als hydrofobe isolatoren als functie van hun geometrie.

6. Vanwege de complexiteit van het verschijnsel en de vele parameters die erbij betrokken zijn, kan het begrijpen van de invloed van de luchtdichtheid worden vergemakkelijkt indien dit gepaard gaat met een analyse van de invloed ervan op de fysische processen die leiden tot flashover, met inbegrip van de invloed ervan op de streamer- en leaderfasen.

7. Vanwege deze complexiteit lijkt het niet mogelijk om tot één benadering te komen die zowel nauwkeurig als relatief eenvoudig is. Uiteindelijk zou de eenvoud het doel moeten zijn voor technische toepassingen en de vereiste nauwkeurigheid zou kunnen worden beoordeeld door te kijken naar de typische spreiding in experimentele bevindingen.

8. De “formele” benadering zou zoveel mogelijk dezelfde moeten zijn voor alle verschillende normen om verwarring te voorkomen in de huidige normen die vaak hetzelfde concept uitdrukken en soortgelijke aanwijzingen geven, maar verschillende taal gebruiken.