设备外绝缘强度将随海拔的升高而降低，导致设备允许的最高工作电压下降。
这是一个非常重要的高电压工程问题。设备外绝缘强度随海拔升高而降低，其主要原因可以归结为空气密度的下降和空气湿度的变化，这两个因素共同导致了空气绝缘介质（主要是空气）的电气强度（击穿电压）下降。
下面我们从原理上详细解释：
核心原因：空气介质的性质发生了变化
电气设备的外绝缘（如高压线缆与塔架之间的空气间隙、绝缘子表面）依赖于周围空气作为绝缘介质。空气的绝缘能力（击穿电压）并非恒定，它主要取决于空气的密度和湿度。
1. 空气密度降低（最主要的原因）
海拔升高直接导致大气压力降低，从而使得空气变得稀薄，密度下降。这是影响外绝缘强度的最关键因素。
电子平均自由程变长：
空气中发生 electrical breakdown（电击穿）的物理过程，始于自由电子在电场作用下加速，并撞击空气分子（如O₂、N₂）。
如果电子在两次碰撞之间积累的能量足够高，就能将空气分子电离，撞出新的电子，形成“电子崩”，最终导致绝缘击穿，产生电弧。
空气密度降低意味着空气分子间距变大。电子在电场中加速时，两次碰撞之间走过的平均距离（平均自由程）变长。
更长的自由程使得电子有更长的距离和时间来被电场加速，从而获得更高的动能。当它以更高的能量撞击分子时，电离能力大大增强，更容易引发“电子崩”，导致在更低的电压下就发生击穿。
帕申定律：
这个现象由帕申定律 从理论上揭示：在均匀电场中，某种气体的击穿电压是其气体压力（p）与电极间距离（d）乘积的函数，即 U = f(p·d)。
对于空气，当 p·d 值较小时（对应高海拔、低气压的情况），击穿电压随着 p·d 的减小而降低。这与我们观察到的现象完全一致。
简单比喻： 想象你在一个拥挤的房间里（低海拔，空气密度大）试图跑向另一端，你经常会撞到人，速度起不来。但如果在一个空旷的广场上（高海拔，空气密度小），你可以毫无阻碍地加速冲刺，很容易就到达终点。电子就如同跑步者，高海拔下更容易“冲刺”到足以引发击穿的能量。
2. 空气绝对湿度降低
海拔升高通常也伴随着绝对湿度（单位体积空气中所含水蒸气的质量）的降低。
水蒸气的“吸能”效应：
水蒸气分子（H₂O）具有很大的电偶极矩，这意味着它们很容易与高速运动的电子发生碰撞。
在与电子碰撞时，水蒸气分子更倾向于通过分子转动或振动来吸收电子的动能，而不是被电离。
这种“非弹性碰撞”有效地冷却了电子，抑制了“电子崩”的形成和发展，从而提高了空气的击穿电压。
高海拔的影响：
在高海拔干燥空气中，这种起“冷却”作用的水蒸气分子数量大大减少。
因此，电子在碰撞中损失的能量更少，更容易积累能量并导致电离，从而降低了整体的绝缘强度。
总结与工程影响
| 影响因素 | 海拔变化 | 对绝缘强度的物理影响 | 最终结果 |
|---|---|---|---|
| 空气密度 | 升高 → 降低 | 电子平均自由程变长，更易获得高能并电离气体分子。 | 绝缘强度显著下降 |
| 绝对湿度 | 升高 → 降低 | “冷却”电子的水分子减少，电子更易积累能量。 | 绝缘强度下降 |
工程上的应对措施：
正因为如此，在设计用于高海拔地区的电力设备（如输电线路、变电站）时，必须考虑海拔修正。国家标准（如GB/T 311.1）规定，对于海拔超过1000米的地区，设备的外绝缘强度需要根据特定的公式进行校正。常见的做法包括：
增大空气间隙：导线与杆塔、设备外壳之间的距离需要加大。
加长绝缘子串：使用更多片数的绝缘子或更长的复合绝缘子。
使用高原型专用设备：专门为低气压环境设计和测试的设备。
因此，“设备外绝缘强度随海拔的升高而降低”是一个经过严格理论和实验验证的关键结论，是高海拔地区电气工程设计必须遵循的基本原则。