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用于低压配电系统高暴露点防雷保护的I级浪涌保护器（Surge Protective Device,SPD）承担着泄放雷电流的主要任务,其中限压型SPD的限压元件是金属氧化物压敏电阻阀片（Metal-Oxide Varistor,MOV）。现行标准规定的单脉冲试验电流与单波形多脉冲电流都无法模拟往往包含多种电流成分多个脉冲的实际雷电流,现有脉冲电流试验方法是否足以达到测试这种SPD的效果仍值得研究。为了降低高暴露点SPD的故障概率、提升SPD的耐雷性能,有必要系统地研究I级SPD在更接近实际雷电流的脉冲电流作用下的耐受特性和损伤机理。本文采用多波形多脉冲电流（Multi-Waveform Multi-Pulse Currents,MWMPC）来模拟真实雷电流,开展I级SPD阀片在MWMPC下的耐受试验和动作负载试验,并分析了其耐受特性、动作负载特性及其在MWMPC下的损坏形式、微观特征和损伤机理。主要研究内容及取得的结论如下:（1）考虑常见的雷电流成分,研究了SPD在配电系统中的应用问题——配置和级联配合问题。分析了不同冲击电流下考虑MOV动态特性时,各种MOV仿真模型估算残压和吸收能量的准确性,并提出SPD仿真模型的选取建议。研究了考虑多种雷电流成分的SPD配置和级联配合效果,提出了SPD优化配置的方式并进行试验验证。澄清了各种MOV仿真模型的优缺点,得出非线性电阻模型对低压SPD的吸收能量预测具有更高的准确性,而IEEE动态模型则具有较高的残压预测准确性。在多级SPD的配置方式上,推荐一级SPD限制电压略高于二级SPD的级联组合作为低压配电系统SPD优化配置的方式。（2）采用以“10/350μs冲击电流+2ms方波电流+1μs陡波冲击电流+1μs陡波冲击电流”组成的MWMPC来模拟雷电流。参考现有标准试验方法,提出了对I级SPD阀片的MWMPC耐受试验方案和多波形多脉冲动作负载试验（Multi-waveform multi-pulse Operating Duty Test,MODT）方法,并分析确定了通过试验的判据。（3）对不同制造商、类型和涂层的I级SPD阀片进行MWMPC耐受试验,研究了不同冲击电流幅值、多脉冲时序和时间间隔对试验结果的影响。分析了I级SPD阀片在MWMPC下耐受性能的影响因素。对比分析得到MWMPC和单脉冲电流对SPD阀片作用效果的差异。结果表明,在MWMPC下,最大持续工作电压（Uc）高的阀片的耐受性能比Uc低的阀片好。与回击间持续电流出现在首次回击和第一个后续回击之间相比,当回击间持续电流出现在后续回击之间时SPD阀片更容易损坏。在MWMPC下带涂层的阀片的耐受性能不如裸片好。（4）为研究工作状态下SPD阀片遭受MWMPC时的耐受特性,进行了SPD阀片的MODT试验,并对比了MODT试验结果和同等条件但未加工频电压情况下的试验结果,认识到工频续流对阀片在MWMPC下的作用效果。将MODT试验结果和标准动作负载试验（Operating Duty Test,ODT）结果也进行了比较分析,明确了不同电流特征参数对试验结果的影响。结果表明,在MODT试验中,当回击间持续电流出现在后续回击电流之间时,SPD阀片的损坏也更严重。阀片在MODT试验后直流参考电压的降低比在同等条件但未加工频电压试验后的降低幅度更大,比在未加工频电压的试验下更容易损坏。MODT比ODT对SPD阀片的电气和物理性能都有更强的劣化作用。（5）通过目测检查、微观结构观察、元素检测和物相分析研究了SPD阀片在各种MWMPC试验后的损坏形式和损伤机理,解释了损坏阀片各种微观特征的形成原因。发现SPD阀片在MWMPC试验后损坏的形式除了涂层裂缝和穿孔等已知损坏形式以外,还有一种新的损坏形式——裂面上可见穿孔痕迹的炸裂损坏。对于穿孔损坏的阀片,其穿孔内表面晶粒细化,富铋（Bi）的晶界层变厚并包围在晶粒表面。对于裂面上可见穿孔痕迹的炸裂损坏的阀片,其炸裂缺口处也出现晶粒细化。涂层裂缝损坏是由于涂层内的电极片和Zn O烧结体之间发生闪络导致阀片涂层开裂。阀片穿孔是阀片微观结构不均匀使得电流分布不均匀导致的。穿孔损坏的阀片富Bi晶界层变厚并包围在晶粒表面的原因是固溶在Zn O晶粒中的Bi析出使得富Bi相增多,润湿晶粒表面并分隔晶粒造成的。裂面上可见穿孔痕迹的炸裂损坏是由于MWMPC中既有大能量冲击电流成分又有高陡度电流成分,焦耳热和热应力的联合作用使阀片发生了穿孔且炸裂。穿孔内表面或炸裂缺口处晶粒细化是由于阀片穿孔或炸裂的瞬间材料过冷度很大造成的。本文研究工作及取得的结论可为低压配电系统中的SPD级联配置提供优化建议;设计的MWMPC试验方案可为拓展I级SPD试验技术提供参考,特别用在测试位于高暴露点、可能遭受直击雷危害的SPD产品;得到的MWMPC试验结果、故障阀片的微观特征和损伤机制分析,为提升MOV的耐雷性能、制造工艺、以及材料配方优化提供了研究参考。