电力系统是人类历史上最复杂的人工系统之一。电力系统规模巨大、设备价格昂贵。以氧化锌压敏电阻为核心的避雷器是电力系统过电压保护的关键设备。在电力系统电压等级增加、电网容量剧增、电力电子设备普及的新形势下，避雷器技术亟待突破技术瓶颈。采用传统的压敏电阻，导致超特高压避雷器高度剧增、电位分布难于控制，可控串补及直流断路器的能量吸收装置体积巨大。显著减小避雷器及吸能装置尺寸、改善避雷器整体电位分布的核心是提高压敏电阻电压梯度，难点是提高电压梯度的同时，也对压敏电阻沿面闪络耐压和能量吸收能力提出了更为苛刻的要求。 项目组经过20余年系统性研究，在国家科技支撑计划项目、973课题、国家杰出青年基金、国家自然基金重点项目等10余项科研攻关项目支持下，产学研用联合攻关，系统解决了提升压敏电阻综合电气性能的关键难题，在仿真分析方法，高梯度、低残压及大能量吸收能力的压敏电阻，老化机理及抗老化能力等方面取得多项技术发明创新成果，全面满足了电力快速发展对避雷器技术的需求。成果已在我国及6大洲46国的近千项电力工程中应用。 本项目制备的高性能压敏电阻阀片晶粒尺寸相比传统配方制备的晶粒更细、更均匀，相应的内部电流分布更均匀、阀片总体性能参数一致性更好，能有效解决多柱压敏电阻阀片并联的避雷器及可控串补和直流断路器多柱并联吸能装置的均流问题，已在泰开生产的10kV、100kV直流断路器及北京电力设备总厂有限公司生产的500kV直流断路器的吸能装置采用，并应用于珠海唐家湾三端柔直配网、张北±500kV高压柔直等重点工程中。 高梯度压敏电阻可显著减小避雷器尺寸，降低避雷器结构高度1/3以上，节省成本达20%以上，成果推广不仅给避雷器厂家带来巨大的直接经济效益，同时将节约宝贵的矿物质资源，间接经济效益巨大。 此外，该项目成果在大幅降低电力设备绝缘要求和造价的同时，还显著提高了高压电气设备绝缘安全裕度，从而大幅度提高电力系统安全性，减少电网故障风险和事故损失，具有更为巨大的间接经济效益和社会效益。 项目出版专著3部、发表SCI论文68篇，第一完成人何金良在张耀国际会议作大会特邀报告5次，项目成果在美国等46国应用，为中国电力设备技术走向世界、提升我国国际影响力做出重要贡献。