我国电气化铁路采用单相工频交流牵引供电系统。牵引变电所从电网取得电能,经馈线向接触网供电。为了平衡电力系统的三相负荷,电气化铁路一般实行分相分段供电方式,所以为了能使电力机车顺利通过电分相,必须装设过电分相装置。绝缘锚段关节式电分相是一种适应列车高速运行的电分相方式,但是电力机车在通过关节式电分相时,多次发生过电压,导致车顶保护间隙被击穿、关节式电分相中性线和承力索烧损、甚至牵引变电所跳闸,给铁路部门造成了巨大的损失,严重影响到电气化铁路的安全运营。因此,对电力机车通过关节式电分相产生的过电压这一现象进行分析和研究,对于电气化铁路的安全运行有着重要的作用。本文首先对电力机车过电分相方式和电力系统中的内部过电压理论进行了详细的介绍。然后对电力机车过关节式电分相时的过渡过程进行了理论分析和计算,得出了电力机车过关节式电分相过程中关节式电分相中性线的电压数学表达式。根据电气化铁路供电的实际参数对电力机车过关节式电分相过程中中性线上的电压进行了工程计算,并对计算结果进行了分析。其次本文利用Matlab/Simulink仿真软件对电力机车过关节式电分相过程建立了仿真模型并进行仿真,得到了暂态仿真波形,再对波形进行分析,验证了理论分析和计算的合理性。同时将工程计算和模型仿真的结果对比,验证了两者的一致性。同时,本文提出了两种减小电力机车过关节式电分相过电压的措施,并利用Matlab／Simulink仿真软件对这种保护措施进行了建模和仿真,仿真结果表明这两种措施都能够有效的降低电力机车过关节式电分相过电压。最后针对现阶段高速铁路投入运行的过程中,过分相过电压现象依然产生,本文利用Matlab/Simulink仿真软件对高铁过分相过程进行了建模和仿真。