应用技术研究的成果最终归宿就是走向市场和赢得市场，对社会及经济的发展有所贡献。但如何将技术优势转化成为生产力，在当前已成为摆在绝大部分科研人员面前的一道重大难题。杨建宁高工长期致力于电网电能质量治理装置研发，开发对行业有影响、经济效益大的产品。他运用多年电网治理工作经验，从纵横不同方向剖析行业的现状和需求，以及智能电网发展的趋势与要求，最终确定行业急需填新型智能预充电同步开关。经过不断的探索和实践，杨建宁高工最终研发出填补业内空白的“智能预充电同步开关技术”，经过检验和测试，产品不仅性能优越，简单可靠，而且还具有自身不耗能的特点。该项目解决了现有产品存在的“技术复杂、价格昂贵、耗电大、占地多、运行不可靠”等问题，实现了很好的替代。
“再好的科技成果、专利技术如果不能产生良好的经济效益，是毫无价值的。”杨建宁高工这句话直击要害，提的十分深刻。他认为：要实现技术与市场的有机融合，解决好成果转化问题，科研人员必须具备两种素质。首先，要有强烈的科研意识，其次，还要有洞察市场信息的能力。
技术研发背景
电网需要无功补偿来达到稳定电网电压，提高功率因数，减低线路损耗的目的。投切电容器组是实现无功补偿的主要方法，然而，投切电容器组的技术现状不容乐观。
在无功补偿领域，约有80%使用机械式触点开关投切电容器，机械式触点开关是三极开关，三极开关的三个主触点同时闭合、打开，在随机不确定的电网电压相位角投切电容器，投入时的电流超过正常额定电流的4倍到10、20倍，引起电网电压畸变。此外，还存在合闸机械触点弹跳，打开触点重燃的危险概率，弹跳和重燃使得电容器组过电压，损坏电容器，容易造成事故。而用机械式触点开关投切电容器仍有大量市场占有率的原因是其电路简单，成本低。
后来人们发现在电网电压的过零点闭合开关，在电流过零点打开开关来投切电容器会明显降低冲击电流，这就是所称的同步开关技术。由于电容器组是容性负载，在电流为零打开时，电网电压为峰值，峰值电压会保存在电容器上，在再次闭合开关投入电容器组时，首先需要将电容器上储存的电荷放电到零，工程上普遍采用放电线圈，或者采用附加的电阻放电电路。打开电容器时，电容器上存储的能量为，线圈放电和电阻放电都是在耗能，能量白白的消耗是很可惜的，与绿色环保节能降耗的时代呼声背离。由于放电需要时间，所以投切电容器组的开关由闭合、打开到再次闭合的动作时间长，通常为分钟级。利用现有的同步开关技术背靠背投切电容器组时，电容器涌流大。
同步开关就是为了克服三极机械式触点开关同时闭合和打开电容器组存在的缺点而研制的。同步开关是用两台或者三台单极同步开关实现的。电能质量治理的国际著名公司包括ABB、西门子、GE、施耐德、阿尔斯通和国内各个公司在工程中应用的同步开关大多是由三台单极同步开关构成的。三台单极同步开关比单台三极同步开关结构复杂，驱动电路多，而且每台单极开关都需要独立的开关线圈和驱动电路，驱动时序复杂。
复合开关是由精确触发动作的晶闸管开关和没有精度要求的三极机械开关组成，有并联型复合开关和串联型复合开关。复合开关由于要用到晶闸管，所以比单纯采用机械开关所用元件数量多，控制时序相比单纯采用机械开关要复杂，工程应用上并联复合开关往往会遇到机械开关打开，转入晶闸管投入运行时，晶闸管承受的过大，造成损坏的技术难题。
串联型复合开关，采用一个高压硅堆二极管与一个高压限流电阻串联后，并联一个机械开关，作为慢速低精度高耐压开关，一只晶闸管、一只二极管和一只机械开关并联作为快速高精度低耐压开关。串联型复合开关电路应用在三相电路中结构和控制逻辑过于复杂，机械开关闭合时，晶闸管开关存在dv/dt过大，容易损坏的技术难题。同时，还提出了机械开关的一种预充电电路。
晶闸管投切电容器（ TSC ）电路可以在20ms内准确、快速投入电容器，且没有电流冲击，不存在弹跳、重燃的问题。但是，中压 TSC 电路需要多个晶闸管串联，晶闸管导通存在 2V 左右的管压降，一套中压TSC 电路导通时晶闸管消耗几个 KW 的热量。这么大的热量需要由风冷、水冷、热管等设备来散热。由于TSC技术难度大，能耗大、造价高，故只应用在低压领域，中压领域应用的不多。
关键技术与创新点
杨建宁在上述的投切电容器的各个技术方案的基础上，综合吸收其中的优势，克服其中的劣势，提出了一种动作快速、投切无涌流、极少或者没有重燃现象，绿色节能的智能型无功补偿装置，其能适用于低压、中压、高压的各个电流等级，且结构简单、经济适用、便于工程大量应用，工程实践也证明了结构越简单越安全可靠，故障率越少。
本发明为预充电的同步开关，一种为基于单极同步开关的电路，在三个单极开关的两端增加预充电电路，一种基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置。相比现有技术中使用多台单极同步开关来分别投切电容器组的技术方案，仅采用一台三极同时闭合、同时打开的同步开关，通过应用预充电技术和同步技术，在预定的电网电压的相位角投切该三极同步开关来实现无功补偿。所采用的三极同步开关为工程上大量使用的三极同时闭合、同时打开的机械开关。
杨建宁高工团队开发了一款10KV、1140V、380V电压的同步真空接触器开关，应用三极普通接触器投切，没有晶闸管，投切电容器没有冲击电流没有重燃。具有过流保护和不平衡保护，接触器有30万次动作次数，动作次数计数，超过报警停机。智能型同步动作偏移可以自动纠偏。价格不高。动作时间可以1-6秒闭合-打开-闭合一次。应用系统稳定可靠。
关于智能同步开关发明专利技术：
专利类别
专利名称
专利号
申请日期
受理状态
1
实用新型
一种投切电容器组的串联型复合开关电路
ZL200620012581.1
2006,4,29
授权，放弃
2
发明专利
一种投切电容器组的串联型复合开关电路
【200610079124.9】
2006,4,29
授权
3
实用新型
一种投切电容器组的2控3预充电相控开关电路
【200920105307.2】
2009,1,21
授权，放弃
4
发明专利
一种投切电容器组的2控3预充电相控开关电路
【200910076776.0】
2009,1,21
授权
5
发明专利
用于普通电磁接触器的同步开关控制电路
【201210004876.4
2012,01,04
公开
7
实用新型
用于普通电磁接触器的同步开关控制电路
【201220007204.4
2012,01,04
授权
8
发明专利
基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置
【201210066279.4
2012，03，14
公开
9
实用新型
基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置
【201220094651.8
2012，03，14
授权
10
发明专利
基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置
【201210097550.0
2012，,04，05
公开
11
实用新型
基于单台三极同步开关的智能型无功补偿装置
【201220143207.0
2012，,04，05
授权
12
发明专利
基于同步预充电开关投切电容器组的装置
【201210468939.1
2012,11,20
公开
13
实用新型
基于同步预充电开关投切电容器组的装置
【201220613134.7
2012,11,20
修正
三极同步真空接触器开关单线图
市场前景广阔
经过实验，本发明的装置在投切电容器组时，开关由闭合、打开到再次闭合的动作时间为1～6秒钟，相比背景技术中提到的同步开关的分钟级的投切时间，大大降低。而且，可快速、无涌流投切电容器组，极少有或者基本没有重燃现象，能够获得优异的电气投切效果，具有极佳的电气性能。本发明的补偿装置采用同步开关，开关闭合没有能耗，装置内不需要设置放电线圈或者放电电阻，是绿色节能的。三极机械开关广泛应用在低压（1KV以下），中压（1KV～35KV），高压（>35KV）场合的各个电流等级，因此，本发明的智能型无功补偿装置由于使用此类可同步控制的三极机械开关，也能够适合于各种电压等级和各个电流等级应用。此外，与现有技术中采用同步开关、复合开关、晶闸管开关等投切电容器组的其他技术方案相比，本发明的方案采用的元器件数量明显减少，因此简化了电路结构，节省了安装空间，经济适用，用户容易接受，便于工程大量应用，工程实践也证明了结构越简单越安全可靠，故障率越少。
预充电开关的系列发明为中国人自己的独有技术，市场没有。是原始创新。技术转化为产业有两面市场：一个为无功补偿的装置厂，装置厂有市场、有厂房，缺少的是先进的技术，吸引有实力的装置厂使用预充电的开关。一个是实际应用的场合，是使用电的用户，制造出成套装置，满足用户的电网治理的要求。
该项目曾经技术转让给一家没有无功补偿装置生产背景的公司。这就意味着一切从头做起，面临着产品研发出来，通过了国家认证试验，开关专家认可，但是，还存在市场推广应用难的问题。没有业绩，用户不敢使用，不使用就没有业绩。
当前，节能环保产业已经成为“十二五”期间国家重点支持的战略新兴产业。杨建宁高工呼吁：政府管理部门、专家和企业界更应该关注和支持在国内外具有领先地位的智能预充电同步开关科研技术，促进科研成果转化为生产力；这对推动国家能源节约具有重要意义。
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