随着光伏等新能源产业与直流配电网的兴起,直流导线接头越来越多见,很容易发生电弧现象。直流电无过零点,电弧不会自动熄灭,燃弧时间更长,易引发电极的烧蚀,甚至造成火灾。因此,研究直流故障电弧的温度与电气特性以及电弧对电极的侵蚀规律,对保障直流供配电系统的安全可靠运行具有重要意义。本文首先研究电弧的电气与温度特性。搭建直流故障电弧的实验平台,通过实验数据分析得到直流故障电弧的电气与温度特性的规律。接着,建立直流电弧的磁流体动力学模型（magnetohydrodynamics,MHD）,结合电弧电气特性的仿真结果,对比其与实验结果的契合度,证明了通过MHD模型仿真探究电弧特性的可行性。结果表明,实验与仿真得到的电弧电阻曲线趋势一致,拟合公式证明了电弧电阻与电流的近似反比例关系,与电极间距的线性关系。误差分析数据表明,包含电子焓运输项的MHD模型更准确,并解释了电弧中铜蒸气的存在和电弧弧长大于电极间距是导致仿真误差的主要原因。通过建模仿真可以得到较准确的电弧温度随电流与间距的变化规律,即电弧温度随电流呈对数函数关系增大,随着电极间距增大近似呈负指函数关系减小,弥补了因电弧实验条件限制不能大范围地、准确地得到电弧温度变化规律的不足。接下来,展开直流电弧对电极侵蚀规律的探究。通过MHD电弧模型得到电弧及电极的温度分布规律,并探究其原因。接着,分析在不同电流、间距及线径的影响因素下电弧对电极侵蚀程度的变化规律。最后,分析了电极表面因熔融侵蚀而发生的熔池形变的物理机理。同时,通过电镜观察实验和X射线衍射仪（X-Ray Diffraction,XRD）的物相分析实验验证了仿真研究的可行性和与实验结果较好的吻合度。理论分析了电镜观察到的电弧侵蚀后,电极表面相貌的形成原因。根据XRD物相分析结果,阐述了电极表面产生不同物相的可能的化学与物理过程。研究结果表明:电弧的温度在电极附近的区域高于弧柱中心的温度,阴极附近区域的温度略高于阳极附近区域的温度;然而,电弧稳定后,阳极表面的最高温度高于阴极表面的最高温度。并且,电弧电流越大或者电极间距越大,电极表面的侵蚀熔融区越大;线径越大,电极表面的侵蚀熔融区越小。仿真与实验均表明,10mm2线径的导线要求通过的电流在20A以下才能有效防范电弧对导线电极的侵蚀。仿真结果表明,并不是增大电极间距便可减轻侵蚀,在电流50A、导线线径16mm2的情况下,间距为2mm时导线电极未发生侵蚀;50A的电流需要选择35mm2以上线径的导线才能有效防范电弧对导线电极的侵蚀。以上结论对直流故障电弧的检测与防护,减少电弧侵蚀的危害,保障直流供配电系统的安全可靠运行具有重要意义。