近年来我国电气化铁路发展迅速，相继开通了京津、武广、郑西等一系列高速客运专线，其中，试运营最高时速达394km/h。目前，电气化铁路中，接触网供电方式为单相工频交流供电，为降低牵引负荷在三相电力系统中引起的负序电流、维持电力系统三相负荷平衡，通常采用在牵引变电所出口及供电臂末端设置电分相。我国多采用锚段关节式电分相。但是，机车在通过电分相时，伴随多个电磁暂态过程的发生，往往会导致过电压，可能击穿车顶保护间隙、烧损电分相中性线和承力索、甚至导致牵引变电所跳闸，严重威胁着牵引供电系统和电力机车的安全可靠运行。因此研究电力机车过分相过电压产生的机理，进而采取措施，预防因过分相过电压产生的危害有着重要意义。针对电力机车过分相过程中的复杂电磁暂态过程，本文主要采用理论分析、数值仿真与现场数据相结合的研究方法。建立了牵引供电系统及电力机车过分相的电磁仿真模型，包括数学分析模型和仿真软件模型；借助数学模型和电工理论，对电力机车过分相过程进行了详细分析，包括简化模型和标准模型的研究，得出了牵引网和受电弓电压表达式，根据牵引网和电力机车的实际参数对电力机车过分相过程进行了计算，并对结果进行了分析；利用电磁仿真软件ATP-EMTP对电力机车过分相过程进行了建模仿真，对仿真得出的波形进行了分析，通过与现场数据比对，仿真结果与实测数据相一致，验证了模型的正确性。最后，根据理论与仿真的分析，得出了造成电力机车过分相过电压的成因及影响的主要因素，最终提出了抑制电力机车过分相过电压的措施，为预防电力机车过分相过电压产生的危害提供了参考，为课题的进一步深入研究奠定了基础。