随着电力系统运行可靠性的提高，对避雷器性能的要求也越来越高，除了良好的安全性和可靠性外，对其外观、大小、质量、便携性和性价比的要求也日益提高。常规非线性金属氧化物电阻片（以下简称电阻片）的电压梯度为220V/mm，限制了避雷器的小型化，提高电阻片的电压梯度可以显著简化超、特高压GIS避雷器的结构，实现特殊环境下避雷器的应用。因此，研究高电压梯度非线性金属氧化物电阻片（以下简称高梯度电阻片）具有重要的工程应用价值。
本文主要研究高梯度电阻片的制备和特性，在电阻片传统配方的基础上，研究添加氧化镍和氧化钇对电阻片电压梯度、通流能力、残压等特性的影响。在新配方的基础上，研究高梯度电阻片侧面绝缘特性，分析侧面高阻层釉配方对高梯度电阻片电气性能的影响，制成了得到规格为Φ71×22.5　mm的高梯度电阻片，高梯度电阻片的平均电压梯度提高105V/mm，且2ms长持续时间冲击电流（以下简称2ms方波）通流密度达到20.7　A/cm2，单位体积内吸收能量为207J/cm3。
利用双元素掺杂法，在传统配方的基础上掺杂镍和钇元素，分析掺杂镍和钇元素的含量对高梯度电阻片电压梯度、通流能力和0.75倍直流1mA参考电压下的直流泄漏电流（以下简称直流泄漏电流）的影响，研究表明：当氧化镍和氧化钇的摩尔百分含量分别为1.2%和0.3%时，高梯度电阻片（配方E）的综合性能较好。
在配方E的基础上，通过改变高阻层配方中其他各元素的配比来调整高梯度电阻片的电气性能，确定最佳配方。
通过对高梯度电阻片老化和吸潮性的测试研究，进一步研究高梯度电阻片的综合性能。试验结果表明：高梯度电阻片的老化系数小于1且具有较好的防潮性。研制的Φ71×22.5　mm高梯度电阻片通过在110kV　GIS避雷器上的应用，验证了高梯度电阻片的实用性。