在高速铁路中,高速列车通过锚段关节式电分相时,存在工作支与非工作支的转换,弓网之间可能产生多次电弧,电弧受多物理场的耦合作用,可能进一步发展为异相短路故障、对地短路故障等,长时间稳定燃烧的电弧将烧毁接触线,严重影响高速列车的安全运行。由于结构的差异,高速列车过分相时产生的电弧要远长于弓网接触不良引发的离线电弧,因此,研究具有适用性的电分相电弧模型,分析电弧的运动发展规律,对故障类型的识别、后续继电保护方案的选配及定值具有重要意义。本文基于高速列车过分相这一特定工况,介绍了电弧产生的机理,分析电弧可能引发的故障类型,由于现场实验难以模拟实际弓网环境,且长弧实验危险性高,为此,文中利用数值模拟技术从三个方面对电弧进行建模,研究电弧的电气特性及其在弓网环境中的运动发展规律,辨识电弧可能进一步引发的牵引网故障类型。首先基于经典的电弧黑盒模型,对模型进行串联修正,研究模型中参数对电弧电气特性的影响,针对过分相这一特定工况确定模型参数的取值,在Simulink中搭建全并联供电系统,加入电弧模型并模拟异相短路故障,对比实际故障中电压电流的波形及谐波特征,验证电分相电弧数学模型的正确性。电弧黑盒模型从数学角度出发,定性的表达了电弧两端的电压电流约束关系,在确定故障类型的前提下,可为继电保护方案的选配及定值提供依据,但黑盒模型存在一定的局限性,无法描述实际弓网环境中长电弧的形态变化及运动发展规律,难以辨识电弧运动引发的故障类别。本文以磁流体动力学理论为基础,在流体计算软件Fluent中求解二维电弧磁流体模型,研究行车气流对燃弧的影响,为后续电弧的运动发展规律研究提供部分理论依据。为研究电弧运动发展规律,本文借鉴链式电弧思想进行动力学建模,计及电弧链所受电磁力、风载荷、热浮力及空气阻力,在Matlab中编写C语言程序进行仿真计算,并研究不同起弧初相角、起弧位置对电弧运动发展的影响,总结电弧的运动发展规律,判断不同情况下电弧可能引发的故障类型。