分布式电源、电力电子技术以及直流负荷的大规模应用推动了直流配电网的发展,但直流电弧因没有过零点难以自行熄灭,严重威胁了直流配网等直流系统的安全性。直流断路器是直流系统重要的保护设备,实现无弧开断有利于延长设备寿命,并保障系统安全稳定运行。现有的电弧检测方法仅能在电弧发生后做出信号预警,并不能从根源处抑制电弧发生,不足以实现对系统的可靠保护。为保障直流配电网的安全、可靠运行,抑制电弧的发生,需研究电弧的起弧及燃弧特性。本文通过模拟电弧发生实验平台开展电弧实验,结合电弧理论研究电弧燃炽特性和起弧条件,分析电弧稳定燃炽条件建立了稳定燃弧阈值电压数学模型,研究起弧条件,设计无弧直流断路器,并与市面上常见断路器就开断性能、经济性等方面对比分析。论文的主要研究工作如下:（1）搭建了含直流低压母线、电弧发生装置与负荷的模拟实验平台,基于Nuottingham方程,研究了不同间距下电弧的伏安特性与电弧燃炽特性。设计电弧实验以探究阻感负载下电弧的稳定燃烧点,以及阻性和感性负荷对燃弧过程和电弧特性的影响,得到了最大等效负荷（电阻280Ω、电感30m H）时直流电弧的稳定燃弧电压阈值。将电弧的伏安特性与电压平衡方程式相结合,对电弧稳定燃烧点和电弧燃炽时间进行理论推导,建立了低电压直流电弧的稳定燃弧阈值电压数学模型,并通过MATLAB数值拟合方法验证了模型的准确性。该模型分析数据与实验数据的相关系数为0.9924,可以较好地反映低压阻感性负载稳定燃弧的电压阈值,为确定低电压小电流直流电弧的稳定燃弧条件提供理论基础。（2）通过调整电源电压、间距及负荷,模拟起弧实验,研究了直流电弧的起弧条件,得到具有统计性的实验结果,仅当电压高于门槛电压Vth（28）15V,且电场强度高于门槛电场强度Eth（28）5.0×10~5V/m才可起弧。因此,起弧门槛条件不能同时满足,就可有效消除断路器开断时的电弧。为实现无弧开断,设计无弧断路器提供了研究基础。（3）结合起弧原理和储能元件特性设计无弧直流断路器拓扑,分为机械开关K、CB1和CB2三部分,CB1用于无弧切断正常的负载电流以及短路和并联电弧故障,CB2用于抑制串联电弧的发生。通过Simulink仿真分析所设计的无弧断路器,证明在切断正常负荷以及短路故障和模拟串联电弧故障等三种工作状态下均不满足起弧条件。同时,搭建低压模拟直流配电网实验平台,验证自制断路器在切断负载时对电弧的抑制作用,并与市面上常见断路器对比分析。结果表明,自制无弧直流断路器可实现无弧切断正常负载,并可抑制母线处的串联电弧故障,比普通的直流空气断路器更能抑制电弧发生。研究成果对无弧开断低压直流用电设备,保障直流配电网安全稳定运行具有较好的理论与实用价值。