我国的电气化铁路采用单相工频25kV交流电作为牵引供电电源，为平衡电力系统的各相负荷，从电力系统对称取流，在不同相位的供电区交界处，需要设置电分相装置。我国的准高速以及高速电气化铁路，电分相装置多采用锚段关节的过渡形式，但是锚段关节式电分相在应用中也出现了一些问题，例如机车过分相时产生的过电压现象，造成牵引变电所跳闸、车顶保护间隙绝缘击穿、避雷器爆炸等问题，因此需要针对电力机车通过锚段关节式电分相这一暂态过程，进一步研究过电压机理和抑制方法。本文针对牵引网和锚段关节式电分相的具体结构，分析了机车过分相的暂态过程中，处于动态变化的电路形式；建立机车过分相时的等效高阶电路，使用龙格-库塔方法对机车过分相时中性线上的电压进行求解。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC，通过时序开关的配合和控制，建立了机车-牵引网-电分相联合仿真模型，对所建高阶电路模型以及理论分析进行验证。为确定机车通过锚段关节式电分相时，产生过电压的类型和机理，基于机车-牵引网-电分相联合仿真模型，对机车过分相的整个暂态过程进行仿真实验，捕捉到中性段线上的电压振荡区间和时序，通过拉丁超立方抽样-蒙特卡洛模拟，获得了电压谐波分布的规律，为之后研究抑制过电压的方法提供参考和实验依据。最后，从消耗谐振能量和破坏谐振条件的角度提出了抑制过电压的方法。在锚段关节式电分相结构中采用中性段双边加阻容装置的隔离抑制措施，可有效减弱中性段的电压振荡；通过控制机车过分相时接触线的电压相位，铁磁谐振过电压可以得到有效抑制。结果表明：通过在七跨锚段关节式电分相中性线双边加装阻容装置，可使过电压最大值降为68.10kV，抑制效果明显；采用八跨双中性段隔离抑制法，可以将合闸暂态电压与振荡电压隔开，从而减小过电压对牵引网系统和机车车顶绝缘的冲击。