En este estudio, para explorar el modo de falla de los varistores de ZnO bajo múltiples impactos de rayos, se aplicó un pulso nominal de corriente de rayo 8/20 s con intervalos de pulso de 50 ms a los varistores de ZnO. Se utilizó microscopía electrónica de barrido (SEM) y difractometría de rayos X (XRD) para analizar la microestructura del material. Se describieron los procesos de falla de los varistores de ZnO causados por múltiples corrientes de impulso de rayos. Se analizaron los cambios de rendimiento de los varistores de ZnO después de múltiples impulsos de rayos desde perspectivas macro y micro. De acuerdo con los resultados de los experimentos de este estudio, el modo de falla macroscópico de los varistores de ZnO después de múltiples impulsos de rayos implicaba el deterioro rápido de los parámetros eléctricos con el aumento del número de grupos de impulsos, hasta que ocurrió la destrucción por grietas en las esquinas laterales. El examen microestructural indicó que, después de los múltiples impactos de rayos, la proporción de Bi en las fases cristalinas se alteró, el tamaño de grano de los varistores de ZnO se volvió más pequeño y la fase intergranular blanca (capa de límite de grano rica en Bi) aumentó significativamente. El mecanismo de falla fue el daño térmico y el daño de la estructura del límite de grano causado por el estrés térmico del gradiente de temperatura, generado por múltiples corrientes de rayos.