我国电气化铁路采用的是单相工频27.5k V交流供电制式,大功率单相负荷的电力机车与三相交流电源之间的电气结构差异决定了牵引供电系统拓扑结构的三相不对称性。为了解决三相不对称性引起的负序和谐波问题对电力系统的影响,电气化铁路采用了换相供电的方案,即将牵引供电系统分段轮流接入到三相电力系统中形成电分相。我国高速电气化铁路中的电分相装置采用锚段关节的过渡形式,但是这种过分相装置在实际工程案例中是会出现诸如过电压、机车速度值损失、易产生电弧等应用问题,其中机车过分相时产生的过电压现象就是其中的主要问题,过电压会造成车顶的绝缘保护装置被击穿、避雷器爆炸以及牵引变电所跳闸等故障。因此,为保证电力机车的安全运行和牵引变电所的正常工作,需要对机车过电分相的电磁暂态过程进行研究。本文首先对电力机车过电分相的原理、过分相方式以及国内外的研究现状进行分析。接着对三类自动过分相进行横向的对比。计算电力机车自动过分相相关的牵引电气参数,建立了HX_D3型电力机车通过地面开关切换自动过分相方案的过分相电路模型以及其简化的等效电路模型。同时分析计算了HX_D3型电力机车在过电分相过程中的暂态过程,对其过电压的产生机理进行分析并且对其进行理论推导计算。而后,对HX_D3型电力机车在过电分相过程中的暂态过程进行仿真模拟分析。根据HX_D3型电力机车的过分相过程,利用Matlab/Simulink搭建了仿真模型,得到了机车过电分相过电压的波形图,并对波形图进行分析来以验证其是否与实际工况相吻合。最后对多种电压抑制措施进行探讨。主要讨论以RC吸收装置为基础的电压抑制措施,并展示其优越性,必将成为未来高速电气化铁路自动过分相时暂态过电压保护的主流方式之一。