随着经济的发展和人们生活水平的提高,配电系统互联水平也在不断的提升,由此带来的电弧事故隐患已不容忽视,低压电弧放电的危险性越来越受到人们的重视。如何保证在日常操作和电气设备带电检修时的人身和设备安全,及如何建立精确合理的电弧事故的灾害预防体系,已引起国内外工业界及学术界的广泛关注,建立并完善电弧危害的计算评价标准及个人保护设备(PPE)等级的相关规定亟待解决。电弧电压作为抑制电弧放电的关键因素,与绝缘距离和再击穿电压大小的确定密切相关。虽然人们已经将注意力集中在电弧放电危害的计算以及合适的个人保护设备的选择上,电弧的物理特性却没有得到多少关注。对高压长间隙电弧故障进行的相关研究较多,对具有动态特性的中低压电弧故障的研究较少。本文充分讨论了中低压短间隙电弧的动态特性。首先,本文从理论上介绍了电弧的基本概念、形成、组成、分类等电弧的物理特性以及影响电弧特性的不同因素,根据电弧的物理特性分别对交直流电弧的伏安特性及其燃烧与熄灭进行了详细分析,在交直流电弧试验的基础上总结了电弧的伏安特性。然后,本文分别从电弧电流、电弧能量以及电弧电压等方面介绍了电弧的建模,重点分析了一些经典的电弧经验模型和黑盒模型,针对低压短间隙电弧(系统电压为208V至600V、电极间隙为5mm至75mm),本文在Mayr电弧模型的基础上建立了电弧电压梯度计算的数学模型。此外,由于电弧试验现场操作中存在耗时严重、试验成本过于昂贵、及因电弧自身特性与环境因素造成的试验的不可控性,为了克服现场试验的局限性,获得准确的电弧电压参数,本文提出了一种基于磁流体动力学(MHD)的电弧放电仿真方法并验证了其有效性,可将其作为数学模型的补充。最后,为了方便工业现场应用,针对传统电弧电压经验模型的不足,本文通过分析不同系统电压(208V、480V和600V)、不同故障电流(500A至25kA)和不同间隙宽度(5mm至75mm)条件下测试案例的MHD仿真结果,提出了一种简化的电弧电压梯度模型来估算电弧电压梯度。