ลูกถ้วยฉนวนที่ใช้ในระบบไฟฟ้าแบบขึงสายในอากาศกลางแจ้ง มีโอกาสได้รับแรงดันเกินเสิร์จฟ้าผ่าที่มีค่ายอดสูงและความชันหน้าคลื่นสูง จัดเป็นแรงดันอิมพัลส์หน้าคลื่นชัน ปกติแรงดันอิมพัลส์หน้าคลื่นชันมีค่าความชันระหว่าง 200-2500 kV/(+,m)s ซึ่งมีผลทำให้ลูกถ้วยฉนวนเกิดการเจาะทะลุได้ วิทยานิพนธ์ฉบับนี้รายงานการศึกษาวิจัยเพื่อแก้ปัญหาการเจาะทะลุอันเนื่องจากแรงดันอิมพัลส์หน้าคลื่นชัน ทำการออกแบบและสร้างลูกถ้วยแขวนคู่คอตัน ให้มีลักษณะมิติอิงสมนัยกับลูกถ้วยธรรมดาสองลูกมาต่อกันมีลักษณะคอตัน โดยใช้มาตรฐาน IEC Publ. No. 815 อ้างอิงในการออกแบบ และทำการจำลองแบบลูกถ้วยด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพื่อให้ได้รูปแบบและมิติที่เหมาะสม ใช้ลูกถ้วยแขวนธรรมดา ANSI Class 52-4 เป็นลูกถ้วยฉนวนในการศึกษาวิจัยนี้ เพื่อความเชื่อมั่นในการนำลูกถ้วยไปใช้งานในระบบ ลูกถ้วยที่ใช้ศึกษาวิจัยทั้งหมดจะนำมาทดสอบความคงทนต่อการเจาะทะลุ (Puncture test) ด้วยแรงดันอิมพัลส์หน้าคลื่นชัน ตามมาตรฐาน AS-2947.1-1989 และ CAN/CSA-C411.1-M89-1989 ได้กำหนดค่าความชันหน้าคลื่นแรงดันทดสอบ2500 kV/(+,m)s รวมทั้งทำการทดสอบหาคุณลักษณะทางไฟฟ้า ทางกล และเปรียบเทียบผลกับลูกถ้วยแขวนธรรมดา ผลการทดสอบพบว่า ลูกถ้วยแขวนธรรมดาจะเกิดการเจาะทะลุได้ด้วยแรงดันอิมพัลส์ที่มีความชันหน้าคลื่น 2500 kV/(+,m)s แต่ลูกถ้วยแขวนคอตันสามารถทนต่อแรงดันอิมพัลส์หน้าคลื่นชันได้ถึง 10000 kV/(+,m)s จึงอาจกล่าวสรุปได้ว่าลูกถ้วยแขวนคู่คอตันสามารถแก้ปัญหาการเจาะทะลุได้