2024年10月18日,由山西省创新达人标兵赵树海发明的“荧光型防污闪涂料”,在110kV输电线路投入使用,为电力系统安全运行提供了一种新的解决方案,为国际首创。
山西省创新达人标兵赵树海
输电线路绝缘子瓷瓶上落下的灰尘里含有盐分,污秽严重了遇到下雨就会放电闪络,这种由污秽造成的闪络现象简称“污闪”,往往需要清扫干净。
为了防止污闪,电力系统大量喷涂防污闪涂料,防污闪涂料具有憎水性,雨天不会形成连续水膜,提高了绝缘子瓷瓶的抗污闪能力。
运行中的瓷瓶、绝缘子可能发生裂纹,导致绝缘失效、瓷瓶断裂,为了能找出劣化的绝缘子,需要人工登塔逐个检测,耗费大量的人力和物力。
赵树海发明的“荧光型防污闪涂料”不仅可以防污闪,而且还能检测劣化的绝缘子、瓷瓶。其原理是:劣化的绝缘子、瓷瓶运行中会发生放电现象,由于其微弱,肉眼很难发现,然而放电会产生紫外线,这种紫外线能照亮“荧光型防污闪涂料”中的荧光物质,从而用肉眼就能发现隐患部位,为电力系统及时处理赢得了宝贵时间。
然而,电力系统喷涂了30多年防污闪涂料,投入了巨额资金没有附带荧光物质,很多事故没有及时发现,损失巨大,非常遗憾,而“荧光型防污闪涂料”并没有增加喷涂的成本,值得大力推广。
2024年10月18日“荧光型防污闪涂料”首次在输电线路上投入使用。
设想都是需要实验来验证的,赵树海为此进行了大量的试验研究,并获得了国家发明专利。
上图为“荧光型防污闪涂料”与普通防污闪涂料的对比试验 。1区未涂任何涂料,2区涂有普通防污闪涂料,3区涂有“荧光型防污闪涂料”。在紫外线照射下3区发出了可见光,也就是说,在夜晚用肉眼就能发现故障的绝缘子,及时处理可防止事故发生。
“荧光型防污闪涂料”在实验室进行的放电发光试验,故障绝缘子放电产生的紫外线照亮了荧光型防污闪涂料,经过国家权威机构检测,产品性能符合国家标准,安全可靠。
研发的自喷式荧光型防污闪涂料使用方便,便于高空作业使用
赵树海退休前是国家电网山西省电力公司运城供电公司高级工程师,曾被评为华北电网优秀青年工程师、山西电力十佳青工、新长征突击手,被认定为山西电力行业高电压试验专家。
赵树海在创新的道路上屡创佳绩,截至目前,他申请的国家专利已有100多项,PCT国际专利4项,国外专利9项。其中,发明的“绝缘子风力清扫环”在获得中国发明专利的基础上,又获得美国、俄罗斯、日本、澳大利亚、欧洲、韩国等国家和地区的专利权,荣获第42届日内瓦国际发明展金奖。发明的“树葆”也获得国际专利,荣获第24届中国杨凌农业高新科技成果博览会最高奖、荣获二届全国沙产业创新创业大赛优秀奖、荣获全国农村创业创新项目创意大赛优胜奖。曾以“发明达人”的称号登上了《今日中国》杂志封面,入选中国治沙学会旱区造林委员会委员、运城市科技特派员、三晋英才,被全国科技报乡村振兴活动聘为“乡村科技带头人”,荣获得山西省2019年度创新人物的称号,被评为2021年创客中国山西省企业“创新达人”标兵,被授予国家开放大学杰出校友,2019年被评为山西最美科技工作者称号。
1977年,经过插队锻炼的他来到运城供电公司当了一名普通工人,当年20岁,和工友们上电杆擦瓷瓶成了他第一份工作,他想,多少年来,有多少人在完成这项工作?从那时起他就一直琢磨怎么能解决这个问题,想尽各种办法:擦瓷瓶机器人、各种气动电动带电清扫工具、小水量带电水冲洗装置等等,都是他考虑过的办法;即使电力工业采用一些防污闪措施如:调爬、加装硅橡胶增爬裙、涂防污闪涂料、带电水冲洗、采用耐污绝缘子、复合绝缘子、加装最上片大盘颈绝缘子、在线监测等措施,都不能完全消除污闪,这些措施各有利弊。
当时有关杂志报道:1976年11月16日,220 kV长江大跨越线路北岸长江铁塔,在雨雾交加的夜晚,发生污闪,击破绝缘子11片,查原因为绝缘子上表面积污达5~20m。1999年5月20日,500 kV瓶窑至斗山线路249号杆,在毛雨天气情况下,发生污闪,击破绝缘子9片,查原因为绝缘子上表面积污达0.5~5m。输电线路的绝缘子污闪已成为重大问题,当时的措施除了人工清扫没有别的办法。
再就是工作中遇到很多技术问题,赵树海觉得自己知识水平有限,应当学习充电。1982年在大街上看到电大招生的海报,决定报考,如愿以偿他考上了山西广播电视大学,1982年9月至1985年8月,在山西广播电视大学学习3年,所学专业是电类计算机专业,他勤奋学习,刻苦读书,以优异地成绩完成了学业,毕业设计论文题目是“计算机粮仓温湿度巡检仪”,获得论文答辩评委老师的高度评价,被评为“优”级。3年电大学习,知识水平大幅提高,从此走上技术工作岗位,参与了本单位首次大型变压器操作波试验,拟定了本单位第一次调相机大修试验方案,担任了本单位第一次局部放电试验项目负责人;完成了《两台三卷变压器的经济运行计算程序》的编制;完成了《红外遥控数显微安表》的研制,获多项运城公司科技成果奖;承担山西省电力公司蓄电池在线监测项目研究、线损计算程序编制,都获得了山西省电力公司科技成果奖。
荣誉的取得,岗位的变动,工作的繁忙并没有让他忘记当年清扫瓷瓶的艰辛,看到有关污闪事故的报道,继续琢磨解决办法,2000年的一个夜晚,突然来了一个灵感,一种用自然风力清扫绝缘子的环设想形成,他一夜未眠,这么简单的一个方案难道前人没有想到吗?第二天他在网上进行了检索,没有检索到同类发明,根据多年的发明经验,开始自己撰写专利申请文件,名字就起了好几个:“一种风力清扫绝缘子的装置”、“风力清扫绝缘子环”、“绝缘子风力清扫环”等,推敲了一番,确定采用“绝缘子风力清扫环”(后来证实,前所未有),在申请专利画图时由于立体图的不规则性,对于没有学过美术透视画法的他来说无法准确完成,因此,它用了半年时间学习CAD制图软件,终于完成了表达设想的立体图(如下图),并做出了简易模型,经过实际自然风力试验效果明显。
2001年7月3日向中国专利局提出了专利申请,专利说明书是这样描述的:绝缘子风力清扫环由一个绝缘环(2)穿有若干个、按一个方向排列的风力推动碗(1)组成,利用风力使清扫环在绝缘子(3)上旋转,扫除和刮去绝缘子表面上的污垢,使绝缘子保持清洁。他预感这个发明解决了世界电力工业的一个重大问题,于是又向世界知识产权组织提出了国际专利申请。经过中国、美国、澳大利亚、欧洲等国专利局的严格审查,全部认为属于世界首创,各国都相继授予了发明专利权。他高兴的拿到各国专利权后,寻找模具厂家准备试制,然而找了多个模具厂家都无力承担模具制作,原因是无法开模(塑料制品在模具内成形,打开模具产品会自动弹出,称为“开模”),好不容易想出的发明,无法实现,面临失败。
他一度陷入迷茫,为了寻求解决方案,他又开始学习模具加工理论,然而书上没有参考方案,多少个彻夜不眠,突然又来灵感,着手设计模具,经过不断琢磨,模具内又包含了多项发明,终于完成制图,结果模具非常复杂,涉及好几百个零件(普通模具只有两个部件,一左一右,开模即成),当找到模具厂家加工时,厂家都嫌过于复杂推辞加工,奔波多个厂家后终于说服一家同意加工,但条件是不保证成功,而且费用很高,无奈他选择了冒险,经过一年漫长的等待后终于可以试模了,忐忑的心悬在半空,伴随机器的响声,开模后一件他梦寐以求的发明顺利从模具内弹出,仔细检查达到了预期效果,在场的模具加工人员震惊地说:“我门从来没有加工过这么复杂的模具,我们是专业设计模具的,都认为无法实现,你一个外行能设计这么复杂的模具,并能取得成功,真了不起!”
样品出来了,挂在高高的电杆上进行自然风力清扫试验,半年后,取下来观察,效果明显,与此同时经国家绝缘子避雷器质量监督检验中心进行人工污秽闪络对比试验,结果表明:套上本清扫环后,绝缘子提高污闪电压50%以上。他撰写的《绝缘子风力清扫环的研究》论文于2003年10月在《中国电力》杂志发表。2003年运城供电公司率先采用。2004年4月,在北京国家电网公司高级培训中心举办的《全国电力系统安全及其战略防御高级学术研讨会》上发他与院士、博士同台进行了学术发布。他发布的题目是“采用风力清扫环防止电网污闪事故”受到与会专家好评,并在《电网技术》杂志发表。同年美国《输电与配电世界》杂志发表了这一消息,引起世界电力部门反响,先后在美国佛罗里达州、夏威夷、西班牙、俄罗斯、澳大利亚、加拿大、日本、韩国电网使用。2006年2月10日,北京房山供电局进行试用,效果明显,2008年北京奥运会开幕之前,在北京供电局普遍使用。后来在云南电网220kV、福建500 kV输电线路上挂网运行。输电线路加装绝缘子风力清扫环后,没有发生过污闪事故,免除了人工清扫,节省了大量的人力、物力,消除了因清扫带来的不安全因素,减少了因清扫造成的停电,提高了供电可靠性和经济效益,减少了冰闪掉闸和雷击停电事故,降低了鸟害事故,节省了在线监测绝缘子的巨大开支,减少了事故停电损失,风能利用,节能环保。
由于第一代的风力清扫环针对的是盘形悬式绝缘子设计的,对于变电站的瓷套和复合绝缘子来说尺寸太大不适用。赵树海又开始发明第二代风力清扫环,由于产品过于细小,上一次的模具加工方法完全不能用,只好重打鼓另升堂,又经过艰辛的研发,第二代清扫环终于诞生了,经过一年的实际风力清扫试验,效果十分明显(如下图)。
复合绝缘子一年的风力清扫试验效果
(红色为本色,白色是灰尘)
2013年,在220kV变电站和110kV复合绝缘子上投入使用。由此发明衍生的“风力自洁型复合绝缘子”问世,可解决复合绝缘子电蚀、污闪问题。
2014年4月2日至6日第42届内瓦国际发明展在瑞士日内瓦举行,全世界参展项目共有1000余项(其中中国代表团25项),赵树海发明的“绝缘子风力清扫环” 参展,因其重要性及特殊贡献,被组委会评为金奖。
赵树海发明的“绝缘子风力清扫环”
荣获日内瓦国际发明展金奖
高铁接触网多次发生污闪停车,采用“绝缘子风力清扫环”后解决了问题。
500kV输电线路上的清扫环和赵树海同时登上了《今日中国》杂志封面
赵树海本人的荣誉证书数不胜数,个人业绩也被载入了《中华名人大全》《东方骄子》《共和国功勋》等辞书。作为一名退休共产党员,他无愧于党的多年培养教育,仍发挥余热,奉献社会。由于名声在外,一些大学、上市公司纷纷慕名前来邀请赵树海前去做发明创造方面的知识讲座。对此,赵树海几乎从不推辞,并且从来都是义务讲解。“我是希望能有更多的人走到发明创造这条路上来。”赵树海说。退休后,赵树海在运城盐湖高新区成立了专利事务咨询中心,免费提供专利申请指导,为了让更多的人有发明创造意识,赵树海走到哪儿,就宣传到哪儿,对于赵树海来说,能够在退休之后,发挥余热,实现自己的人生价值,是一件无比快乐的事情,搞发明创造,不仅是他的兴趣和事业,更是他的一种生活方式。
赵树海在运城涑水双语学校开展发明创造科普讲座
赵树海发明的“树葆”荣获全国农村创业创新项目创意大赛优胜奖
2023年9月5日央视报道
磨难不曾使他屈服,荣誉也不曾使他骄傲。赵树海牢记党的教诲,矢志不渝地为党和人民的事业增添正能量,展现了新时期老党员的先锋形象和崭新风采。作为一名共产党员的赵树海,脚踏实地地践行着“绿水青山就是金山银山的”理念,他奔波在精准扶贫的丘陵山间,在新时代乡村振兴、绿色生态中发挥了引领作用;作为一个山西人,他为“创响山西”积极奔走;作为一名供电公司退休职工,他仍然为电网安全运行贡献力量,他倾尽所能,把自己的一技之长和殷殷情怀回报给了社会和人民,恰如一轮崭新的太阳,正以蓬勃的生机升起在地平线上,熠熠生辉…
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