电网中高次谐波的危害及抑制措施(正式)
浅议电力系统中高次谐波问题
浅议电力系统中高次谐波问题摘要:下文作者结合工作经验，并通过实例分析，阐述了电力系统中高次谐波相关问题研究。
关键词:电力系统高次谐波问题一、电力系统中高次谐波的危害和影响在电力系统工作运作中，高次谐波主要对并联电容器的危害很大，通常情况下电流都是叠加在电容器的基波电流上，运行过程中由于电容器对高次谐波的阻抗很小，使电容器运行电流的有效值增大，温度增高，甚至引起过热而降低寿命，或使电容器损坏。
电容器还可以使配电网中的谐波电流放大，有时甚至在配电网中产生谐振，使电气设备受到严重损坏。
图1 电网中两器在母线上的回路图2 交流器视为高次谐波的等值电路图1是电网中两器在母线上的回路，高次谐波电流In被分流为流向电网侧的Ion和流向电容器的Icn两部分，因为感应电动机对高次谐波的负载阻抗相对电源和电容器的阻抗是很大的，所以在计算高次谐波分流时，电动机回路及其它类似回路的分流均忽略。
当把交流器看作高次谐波时,可得图2所示的等值电路。
根据等值电路可得各部分高次谐波电流为：（1）（2）式中In─谐波产生的高次谐波电流；Zo—电源回路的高次谐波阻抗；Zc—电容器回路的高次谐波阻抗。
电容器对高次谐波分流作用有影响的是它的交流阻抗，Zc与频率f成反比。
电源阻抗Zo=(j2πfL)是感性阻抗，它与f成正比。
因此，在工业频率的基波时Zc比Zo大10倍以上，但在高次谐波时Zc比Zo还小，所以高次谐波电流容易通过电容器，对电容器危害最大。
因为电容器阻抗带－j符号，电源阻抗带+j符号，由式(l)和(2)可知，分母的绝对值小于分子绝对值，因此使流向电网和电容器的高次谐波电流Ion和Icn均等于In乘以一个绝对值大于1的数，故产生了高次谐波电流放大现象，并且Icn 比Ion大很多。
因感性频率特性与容性频率特性刚好相反，在某高次谐波作用下，感性支路和容性支路的参数值接近而发生谐振。
但在基波频率（工频）下，由于两支路的参数在数值上相差很大而不会产生谐振。
电网中高次谐波的危害及抑制措施标准版本
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引言随着电力电子器件及微电子技术的迅速发展，大量的非线性用电设备广泛应用于冶金、钢铁、能源、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧钢机械和高频设备等接入电力网，是电网的谐波污染状况日益严重，降低了系统的电能质量。
1. 谐波产生的原因电力网中的谐波有多种来源，在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压、电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
接入低压电力系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。
稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时间变化，如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波，这类设备对电网来说表现为恒定的负载。
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施随着现代工业的快速发展，变频器已经成为工业生产中的常见设备，它能够改变交流电机的转速并实现对电机的精细控制。
变频器在提高生产效率的同时也带来了一些问题，其中之一就是高次谐波的产生。
高次谐波对生产设备和电网都会产生不利影响，因此有必要采取措施进行抑制。
一、变频器高次谐波的危害1. 对电网的影响变频器工作时会产生大量的高次谐波，这些高次谐波会被输入到电网中，影响电网的正常运行。
高次谐波会造成电网中电压和电流的畸变，导致电网的稳定性下降，甚至引起电网中的谐振和电网噪声。
高次谐波会对生产设备产生不利影响，例如会加速设备的老化，缩短设备的使用寿命；影响设备的工作性能和精度，导致设备的运行不稳定，甚至造成设备的故障和损坏。
长时间接触高次谐波可能对人体造成不良影响，例如影响人的视觉和听觉，导致头痛、疲劳等症状；还可能对人体的神经系统产生影响，引起失眠、焦虑等问题。
1. 选择合适的变频器在选购变频器时，应选择具有较好谐波抑制能力的产品。
市场上一些高端的变频器产品内置了滤波器等装置，能够有效抑制高次谐波的产生。
2. 安装滤波器对于已经使用的变频器，可以考虑在电网端或电机端安装滤波器，用以过滤掉高次谐波。
在变频器输出端安装无源LC滤波器是一种常见的做法，它能够有效地过滤掉变频器输出端的高次谐波。
3. 优化电网和设备的配置合理配置电网和设备，优化电网的拓扑结构，采用合适的配电设备，可以有效降低高次谐波对设备和电网的影响。
4. 加强维护和管理定期对变频器进行维护和管理，检查变频器的工作状态，及时发现并排除高次谐波问题。
可以采用在线监测系统对变频器的工作状态进行监测，及时发现谐波问题并进行处理。
5. 进行谐波分析和优化对已经存在高次谐波问题的生产系统，可以进行谐波分析，了解高次谐波的产生原因和分布特性，然后采取相应的优化措施，比如对系统进行重新设计或改进，以减少高次谐波的产生和传播。
变频器高次谐波对设备、电网和人体都会产生危害，因此需要采取有效措施进行抑制。
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施变频器是现代工业中常用的一种电力调节设备，它能够将固定频率的交流电源转换为可调节频率和电压的交流电源。
变频器具有体积小、效率高、响应快等优势，但同时也会产生一系列的谐波问题，高次谐波就是其中之一。
本文将对变频器高次谐波的危害以及抑制措施进行浅谈。
变频器产生的高次谐波对电网的稳定性和可靠性造成了危害。
高次谐波会引起电网中电压和电流波形的失真，导致电路的过电压和过电流现象，加剧了电网设备的损坏和寿命缩短，同时还会对其他电子设备产生干扰，影响设备的正常运行。
高次谐波对电动机的性能和工作效率造成了不利影响。
电动机是变频器的负载设备之一，高次谐波的存在会引起电动机的附加损耗和热量损耗，导致电机的效率下降，降低了电机的运行质量，并且增加了电机的热量，使得电机的温升升高，缩短了电机的使用寿命。
高次谐波还会对电气设备的保护和继电保护系统产生负面影响。
高次谐波会造成继电保护系统误动作，使得对设备的保护无法有效地进行，增加了设备故障的产生和扩大。
高次谐波还会对建筑物内部的供电系统造成波动，引发灯光的闪烁和干扰，给用电加载设备带来不稳定性。
尤其是对于对电源质量要求较高的场所，如医院、实验室等，高次谐波的存在会对设备和人员的安全造成潜在风险。
为了减少高次谐波对电网和电气设备的危害，可以采取以下几种抑制措施：1. 采用谐波滤波器。
谐波滤波器是一种用于抑制谐波电流和谐波电压的设备，可将谐波电流引导至地线，从而减少高次谐波的产生和传播。
2. 优化变频器的电路设计。
通过合理设计变频器的电路结构和参数选择，减少谐波的产生和传播，降低对电网和电气设备的影响。
3. 增加变频器的滤波器。
在变频器的输入和输出端增加滤波电容或滤波线圈，减少谐波成分的传导，降低高次谐波的幅值。
4. 合理选择变频器的工作频率。
根据实际需求，选择合适的变频器工作频率，避免谐波频率与电网频率或其他设备频率的共振现象。
变频器高次谐波的危害是不可忽视的，对电网和电气设备的稳定性和可靠性带来了很大的威胁。
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施变频器高次谐波对电力系统的危害体现在以下几个方面：1. 电力系统的谐波污染：变频器高次谐波会导致电力系统中谐波电压和谐波电流的增加，从而引起谐波污染。
谐波污染会导致电力设备的运行不稳定，降低电力系统的安全可靠性和供电质量。
2. 会对电力设备造成损害：变频器高次谐波会使电力设备内部发生谐波电流流动，引起设备内部的电压和电流过大，从而加速设备的老化和损坏，缩短设备的使用寿命。
3. 产生不正常的感应和电磁干扰：变频器高次谐波还会引起感应和电磁干扰，对周围的设备和系统产生不正常的影响，影响设备的正常运行。
1. 采用谐波滤波器：谐波滤波器是一种专门用于抑制高次谐波的设备，能够降低变频器高次谐波的电压和电流，减少谐波对电力系统和设备的危害。
2. 安装隔离变压器：在使用变频器的设备中，可以安装隔离变压器来隔离变频器的高次谐波，降低谐波对系统和设备的危害。
3. 提高设备的设计和制造质量：在变频器的设计和制造中，采用合适的材料和工艺，提高系统的抗电磁干扰能力，降低变频器对电力系统的谐波污染。
4. 优化电力系统的设计和运行：在电力系统的设计和运行过程中，合理安排设备的位置和连接方式，避免谐波的传导和聚集，降低谐波对系统的影响。
除了以上措施，还可以根据实际情况采取其他一些办法，比如改进变频器的控制算法，减少谐波输出；优化电容器的设计和选择，提高电容器的负载适应能力等等。
变频器高次谐波对电力系统和设备会产生很多危害，包括谐波污染、设备损坏和电磁干扰等。
为了减少这些危害，我们可以采取一些抑制措施，如安装谐波滤波器、隔离变压器等。
也需要优化电力系统的设计和运行，提高设备的设计和制造质量。
这样才能有效降低变频器高次谐波带来的危害，提高电力系统的安全可靠性和供电质量。
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施变频器是一种用于改变电源频率的电器设备，广泛应用于电机驱动、电力电子设备等领域。
在变频器的工作过程中会产生高次谐波，而高次谐波的存在会给电力系统带来危害。
本文将从高次谐波的危害和抑制措施两个方面进行探讨，并给出一些相应的解决方案。
变频器产生的高次谐波对电力系统的危害主要有以下几个方面。
1. 电力系统损耗增加：高次谐波会导致系统电源供应波形变形，进而增加系统中电能传输线路和设备的损耗。
特别是在电子产品大量使用的现代化设备中，高次谐波的存在会导致设备工作效率低下，使用寿命缩短。
2. 系统电能质量下降：高次谐波会导致系统电压波形变形，从而引起电能质量下降。
高次谐波会造成电压失真，使得供电电压与设备额定电压不匹配，进而引起设备故障。
3. 对其他设备的干扰：高次谐波会通过电力系统传导和辐射的方式影响到其他设备，造成其工作异常。
尤其是对于精密仪器、控制设备等敏感设备来说，高次谐波的干扰会导致其工作不稳定、数据误差等问题。
为了抑制变频器产生的高次谐波，可以从以下几个方面进行措施。
1. 滤波器：在变频器的输出端或者输入端加装合适的滤波器，可以有效地抑制高次谐波。
滤波器的主要作用是将高次谐波滤除或减小到安全范围内。
在选择滤波器时，需要考虑其频率特性和功率容量等因素。
2. 分析和设计：在变频器的设计过程中，可以通过仿真和分析的方式来预测高次谐波的产生，并采取相应的措施，如优化输出滤波器、改进控制策略等，以减小高次谐波的产生。
3. 优化电网：改善电力系统的供电条件，可以减小高次谐波的影响。
合理布置电力设备，减小谐波传导和辐射的路径，也能有效地抑制高次谐波的传播。
4. 教育和培训：加强对变频器高次谐波危害和抑制措施的教育培训，提高从业人员对高次谐波的认识和理解，培养其解决和处理高次谐波问题的能力。
变频器产生的高次谐波对电力系统和相关设备都会带来危害。
我们需要重视高次谐波问题，采取相应的措施进行抑制。
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施
浅谈变频器高次谐波的危害及抑制措施变频器是现代电气控制系统中常用的一种装置，可将电能转换为可调频率和可调幅度的交流电能。
变频器在工业生产中具有广泛应用，但其工作过程中会产生高次谐波，并对电力系统和设备带来一定的危害。
本文将从危害和抑制措施两个方面进行讨论。
高次谐波对电力系统和设备的危害主要表现在以下几个方面：1. 电力系统稳定性：高次谐波会导致电压和电流波形畸变，使电力系统中的谐振频率不断增加，从而影响系统的稳定性。
特别是在输电线路和变压器中，高次谐波会引起过电压和过电流等问题，加速设备老化和损坏。
2. 电力质量下降：高次谐波会降低电力系统的功率因数，增加线路损耗和设备的运行成本。
谐波也会影响计量装置的准确性，导致电度表误差，进一步影响到用电计量和费用计算。
3. 电器设备故障：高次谐波会使电器设备内部产生电压和电流的不均衡，导致设备过热、绝缘损坏、线圈短路等故障。
特别是对于精密电子设备，如计算机和PLC控制器等，谐波会导致设备工作不稳定，甚至损坏设备。
为了降低高次谐波对电力系统和设备的影响，可以采取以下几种抑制措施：1. 滤波器：安装谐波滤波器可以有效抑制高次谐波。
谐波滤波器通过在电路中串联或并联电感、电容等元件，使高次谐波得到滤除。
滤波器的选型和设计需要根据具体的谐波特性和载波频率进行。
2. 综合布线：合理的电气布线可以降低高次谐波的传播和干扰。
通过分析电力系统的谐波来源和传播路径，合理规划电气布线和设备位置，可有效减少高次谐波对其他设备的影响。
3. 地线设计：良好的地线设计和接地系统可以提供低阻抗的回路，有利于高次谐波的分散和消除。
合理选择接地导体材料和断面积，将接地系统与保护接地分开设计，可以减少高次谐波的共模传播。
4. 敏感设备保护：对于精密电子设备，可以安装专用保护措施，如电磁兼容滤波器、避雷器等，以提供额外的保护和抑制高次谐波的干扰。
变频器产生的高次谐波对电力系统和设备都带来一定的危害。
电力系统高次谐波的危害及防制措施
以： Ａ ｎ 此时谐波电压 为 ＝ ｊ Ａ ・， 并联电容器使 Ａ 告广 ｃ 旦 一 告 厶即 五
ｉ ｉ一 丁 ｔ寺 ｌ ｌ 丌 ｎ ｝ ５ １ ｏｌ １ ｊ ３ 呈 ￣３ 一 ｔｌ ｌ ｏ ， ＋ 古 ｔ ７
标 准 ， 确 了 各 种谐 波 源产 生 谐 波 的 极 限 值 。 明 电 力 系 统 防 制谐 波 的主 要 措 施 有 ：
１ 谐 波 的含 义
当 电 网 中 的 电压 或 电 流 波 形 为非 理 想 的正 弦波 时 ． 即说 明其 中含 有 频率 高 于 ５ Ｈ ０ ｚ的 电压 或 电流 成 分 ，我 们 将 频 率 高 于 ５ ｚ的 电 流 ０Ｈ 或 电压 成 分 称 之 为 谐 波 。 发 电厂 发 出交 流 电 的 频率 是 ５ Ｈ ， 形 是 正 弦波 。 常称 工 频 。 ０ ｚ波 通 在 电力 系 统 方 面 ， 波 是 指多 少 倍 于 工 频 频 率 的 波 形 ， 称 “ ” 谐 简 次 ． 是 指从 ２次 到 ３ 范 围 ， ５次 谐 波 电 压 （ 流 ） 频率 是 ２ ０Ｈｚ７ Ｏ次 如 电 的 ５ 。 次谐 波 电压 （ 流 ） 电 的频 率 是 ３ ０Ｈｚ超 过 １ ５ ； ３次 的 谐 波 称 高次 谐 波 。
４１ 在 补偿 电容 器 回路 中 串联 一 组 电 抗器 ．
２ 谐 波 产 生 的原 因
２１ 装 有 功 率 电 子元 件 及 非 线 性 阻 抗 特性 电气 设 备 的使 用 ． 硅 整 流 或 可 控硅 整 流 、 变 、 逆 变频 调速 、 调压 等装 置 的 广泛 使 用及 晶 闸管 在 大 量 家 用 电器 中 的 普 通 采 用 ； 以及 各 种 非 线 性 负 荷 如 感 应
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文件编号：KG-AO-1002-24 电网中高次谐波的危害及抑制措施
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引言
随着电力电子器件及微电子技术的迅速发展，大量的非线性用电设备广泛应用于冶金、钢铁、能源、交通、化工等工业领域，如电解装置、电气机车、轧钢机械和高频设备等接入电力网，是电网的谐波污染状况日益严重，降低了系统的电能质量。
1. 谐波产生的原因
电力网中的谐波有多种来源，在电力的生产，传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在其它几个环节中，谐波的产生主要是来自下列具有非线性特性的电气设备：(1)具有铁磁饱和特性的铁芯没备，如：变压器、电抗器等；(2)以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如：气体放电灯、
交流弧焊机、炼钢电弧炉等；(3)以电力电子元件为基础的开关电源设备，如：各种电力变流设备(整流器、逆变器、变频器)、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用于化工、电气铁道，冶金，矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线性电气设备(或称之为非线性负荷)的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们只有其电流不随着电压同步变化的非线性的电压、电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还必须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
接入低压电力系统的非线性设备产生的谐波电流可分为稳定的谐波和变化的谐波两大类。
稳定的谐波电流是指由这种谐波的幅度不随时间变化，如视频显示设备和测试仪表等产生的谐波，这类设备对电网来说表现为恒定的负载。
由激光打印机、复印机、微波
炉等产生的各次谐波的幅值随时间变化，称之为波动的谐波，这类设备对电网来说是一个随时间变化的负载。
随着电力电子设备使用的不断增加，同时这些设备产生的谐波又具有较大的振幅，所以目前它们是供电系统中的主要谐波源。
2. 谐波的危害
大量谐波电流流入电网后，由电网阻抗产生谐波压降，叠加在电网基波上，引起电网的电压畸变，致使电能质量变差。
当注入公用电网的谐波超过一定值时，会对电网自身及用电设备的正常运行造成损害：在某些时段会使注入到电网的谐波电流对公用电网造成的谐波问题特别突出，这不但使接入该电网的设备无法正常工作，甚至造成故障，而且还会使供电系统中性线承受的电流超载，影响供电系统的电力输送。
因此谐波问题得到各有关方面的高度重视。
电网中的谐波危害主要表现在以下几个方面。
ⅰ增加了发、输、供和用电设备的附加损耗，使
设备过热，降低设备的效率和利用率。
(1) 对旋转电机的影响
谐波对旋转电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。
由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。
在供电系统中，用户的电动机负荷约占整个负荷的85%左右。
因此，谐波使电力用户电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。
试验表明，在额定出力下持续承受为3% 额定电压的负序电压时，电动机的绝缘寿命要减少一半。
因此，国际上一般建议在持续工作的条件下，电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的2%。
谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大，但谐波会产生显著的脉冲转矩，可能出现电机转轴扭曲振动的问题。
这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振，并使汽轮机叶片产生疲劳循环。
(2) 对变压器的影响
谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是3次及其
倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对星形连接的变压器，当绕组中性点按地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。
(3) 对输电线路的影响
由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。
在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增加。
在供应电网的损耗中，变压器和输电线路的损耗占了大部分，所以谐波使电网网损增大。
谐波还使三相供电系统中的中性线的电流增大，导致中性线过载。
输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振。
当注入电网的谐波的频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成谐波放大。
在这种情况下，谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现
误动，以至损坏设备，与此同时还可产生相当大的谐波网损。
(4) 对电力电容器的影响
随着谐波电压的增高，会加速电容器的老化，使电容器的损耗系数增大、附加损耗增加，从而容易发生故障和缩短电容器的寿命。
另一方面，电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率等于或接近于某次谐波分量的频率时，就会产生谐波电流放大，使得电容器因过热、过电压等而不能正常运行。
ⅱ影响继电保护和自动装置的工作和可靠性
谐波对电力系统中以负序(基波)量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序(基波)量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。
如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰(如电气化铁道、电弧陆等谐波源还是负序源)则会引起发电机负序电流保护误动(若误动引起跳闸，则后果严重)、变电站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动，母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及
线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动，严重威胁电力系统的安全运行。
ⅲ使测量和计量仪器的指示和计量不准确
由于电力计量装置都是按50Hz的标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，会影响感应式电能表的正常工作。
这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏，而且还要多交电费。
ⅳ干扰通信系统的工作
电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。
另外高压直流(HVDC)换流站换相过程中产生的电磁噪声(3-10kHz)会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误，影响电网运行的安全。
ⅴ对用电设备的影响
谐波会使电视机、计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的元件出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误。
对于带有启动用的镇流器和提高功率因数用的电容器的荧光灯及汞灯来说，会因为在一定参数的配合下，形成某次谐波频率下的谐振，使镇流器或电容器因过热而损坏。
对于采用晶闸管的变速装置，谐波可能使晶闸管误动作，或使控制回路误触发。
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