本发明涉及防雷技术领域，具体而言，涉及一种防雷接闪装置。
背景技术：
随着风力发电机单机容量的提升，叶片长度不断增长，雷击故障率显著提升。运行表明，玻璃纤维复合材料（GFRP）叶片因雷击造成的蒙皮剥离损坏事故占叶片总故障数的70%以上，是最常见的雷击损伤类型，并且运行结果显示，损伤可能发生在靠近叶尖22m范围内的任意位置，而靠近叶尖5m范围内的雷电击穿事故率占比超过90%。产生这一雷击损伤的主要原因是由于叶片表面裸露的接闪器无法有效拦截大部分的雷电下行先导，由于叶片内部引线在雷云及雷电下行先导产生背景电场的共同作用下会在引线及叶片表面产生放电现象，容易发生接闪。因此雷电会击中接地引线上方叶片表面的任意位置，并穿透叶片本体，导致叶片绝缘击穿以及烧蚀损伤。
现有大容量风力发电机叶片防雷接闪系统依然采用IEC61400-24推荐的布置方式，所设计的叶片接闪系统是对于不同长度的叶片，通过在靠近叶尖的区域布置1至3对金属接闪器，让雷电优先击中接闪器而避免直击叶片本体，然后通过接地引线使雷电流沿引线以及风机塔筒接地线引入大地，从而避免产生电弧直接破坏叶片本体。其中，少数叶片采用了增强叶片内部导体表面绝缘强度的防护方法，但运行数据和试验结果表明当叶片接地引线内置时，防雷接闪器拦截雷电下行先导效率低，叶片仍然极易产生放电击穿损伤，尤其是靠近叶尖的部分。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提出了一种防雷接闪装置，旨在解决现有叶片极易产生放电击穿损伤的问题。
本发明提出了一种防雷接闪装置，该防雷接闪装置包括：顶端呈尖角状设置的叶尖，用于套设在风力机叶片的最尖端处；设置于所述叶尖下方的包覆导体，用于包覆所述风力机叶片的尾缘；设置于所述包覆导体上的接引线，用于将所述叶尖和所述包覆导体上承接的雷电流经风力机塔筒引入大地。
进一步地，上述防雷接闪装置，所述接引线的顶端设置于所述风力机叶片内，并且，所述接引线与所述叶尖同轴设置。
进一步地，上述防雷接闪装置，所述包覆导体与所述接引线通过穿设于所述风力机叶片的导体连接件相连接。
进一步地，上述防雷接闪装置，所述导体连接件的一端通过金属固定件固定至所述包覆导体的底端，另一端通过金属连接件连接于所述接引线的顶端。
进一步地，上述防雷接闪装置，所述导体连接件为铜导体杆。
进一步地，上述防雷接闪装置，所述叶尖和所述包覆导体一体成型。
进一步地，上述防雷接闪装置，所述包覆导体包覆在所述风力机叶片上的长度大于或等于5m。
进一步地，上述防雷接闪装置，所述叶尖为内部中空的圆锥状结构，其内壁与所述风力机叶片的外壁相贴合。
本发明提供的防雷接闪装置，通过套设于风力机叶片最尖端处的叶尖和包覆所述风力机叶片尾缘的包覆导体，在雷电直击旋转的风力机叶片时对风力机叶片进行有效接闪，避免风力机叶片的尖部遭受雷电直击，进而有效地降低雷电击穿风力机叶片蒙皮造成风力机叶片损伤的概率；通过接引线将所述叶尖和所述包覆导体上承接的雷电流经风力机塔筒引入大地，以减少雷电直击击穿风力机叶片时对风力机叶片复合材料本体的直接破坏，进而提高拦截雷电下行先导的效率以避免风力机叶片产生放电击穿损伤，从而增加风力机叶片的使用寿命；与现有技术相比，通过包覆导体将风力机叶片的叶尖段尾缘部分包覆，替代包覆段内接地引线的使用，提高了拦截雷电下行先导的效率，解决现有防雷接闪器拦截雷电下行先导效率低的问题，以便有效降低雷电击穿风力机叶片蒙皮造成叶片本体损伤的概率，提升风力机叶片雷击的防护效果即提高风力机叶片叶尖部分的雷电接闪率，从而增加风力机叶片的使用寿命。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的防雷接闪装置的主视图；
图2为本发明实施例提供的防雷接闪装置的侧视图；
图3为本发明实施例提供的防雷接闪装置的使用状态主视图；
图4为本发明实施例提供的防雷接闪装置的使用状态侧视图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1和图2，其示出了本发明实施例提供的防雷接闪装置的优选结构，该防雷接闪装置包括：叶尖1、包覆导体2、接引线3和导体连接件4；其中，叶尖1顶端呈尖角状设置，用于套设在风力机叶片5的最尖端处。
具体而言，叶尖1为内部中空的圆锥状结构，叶尖1的顶端向上凸设有内部中空的尖角状结构，以便叶尖1直接套设于风力机叶片5的最尖端处，进而确保叶尖1的内壁与风力机叶片5的外壁相贴合，从而接闪大部分的雷电先导；叶尖1可以为铝型材或铜型材以便实现雷电流的引导，其形状设计需要考虑风力机叶片5的气动外形，以保证风力机叶片5的空气动力学性能。
继续参见图1和图2，包覆导体2设置于叶尖1的下方，用于包覆风力机叶片5的尾缘。
具体而言，包覆导体2为曲面板状结构，包覆导体2为铜箔导体，以便将风力机叶片5的尾缘整体包覆，进而将叶尖1和包覆导体2遭受的雷电流引导至接引线3上，避免风力机叶片5的尖部遭受雷电直击，从而有效地降低雷电击穿风力机叶片5蒙皮造成风力机叶片5损伤的概率；包覆导体2可包覆在风力机叶片5尾缘的两侧，包覆面积需要根据雷电流的通流量进行核算，保证200kA及以下幅值的雷电流通过时包覆导体2不会发热熔断，对于现有长度超过40m的大容量风力发电机叶片，其设计包覆长度为5m；包覆导体2包覆在风力机叶片5上的长度可以根据雷电沿风力机叶片5击中概率的分布情况确定；根据现有的运行结果及统计数据，可能遭受的较高雷电流幅值的雷击以及发生雷击概率较高的区域位于距叶尖0~5米范围；故包覆导体2包覆在风力机叶片5上的长度大于或等于5m，即包覆导体2在风力机叶片5上包覆的尺寸范围为从金属叶尖开始到距叶尖大于或等于5米的位置；包覆导体2的结构尺寸可以根据不同金属材料的通流能力计算，以便确保雷电击中接闪系统后可以有效地将雷电流导入至大地；本领域所熟知的是，不同金属材料的通流能力可以根据其对应规范标准GBZ 25427-2010风力发电机组雷电防护和IEC61400-24 国际风电系统雷电防护技术标准确认；叶尖1和包覆导体2一体成型，以便避免连接处的放电击穿损伤，进而进一步避免风力机叶片5产生放电击穿损伤。
继续参见图1和图2，接引线3设置于包覆导体2上，用于将叶尖1和包覆导体2上承接的雷电流经风力机塔筒引入大地。
具体而言，接引线3的顶端设置于风力机叶片5内，接引线3与叶尖1同轴设置，以便有效地将雷电流引导至大地，同时提高拦截雷电下行先导的效率以避免风力机叶片5产生放电击穿损伤；接引线3的设计尺寸可以根据实际情况查找对应设计规范GBZ 25427-2010风力发电机组雷电防护和IEC61400-24 国际风电系统雷电防护技术标准确定，以便满足实际需求；包覆导体2与接引线3通过导体连接件4相连接，导体连接件4穿设于风力机叶片5的胶连部位，以便实现设置于风力机叶片5内的接引线3与包覆导体2的电气连接，进而导通雷电流；为避免影响风力机叶片5的结构强度，导体连接件4为铜连接杆；对不同类型的风力机叶片5，导体连接件4的截面积设计范围为10-40 mm2，同时考虑其通流特性，需要对其截面积的最小值进行核算，以便满足风力机叶片5的流通性能；导体连接件4的左端（相对于图1所示的位置而言）连接于包覆导体2的底端；优选地，导体连接件的左端通过金属固定件6固定至包覆导体2的底端；进一步优选地，金属固定件6为铜连接件，以便实现包覆导体2与导体连接件4之间的可靠电气连接；导体连接件4的右端连接于接引线3的顶端，优选地，导体连接件4的左端通过金属连接件7连接于接引线3的顶端；进一步优选地，金属连接件7为铜连接件，以便实现导体连接件4与接引线3之间的可靠电气连接。
本领域所熟知的是，该防雷接闪装置安装在风力机叶片5上，可能会对风力机叶片5的气动性能与结构性能造成影响，防雷接闪装置及其各个部件的设计尺寸和结构需要对风力机叶片5的气动性能与结构性能进行考虑；由于该防雷接闪装置及其各个部件安装时，风力机叶片5的气动外形未发生改变，故对风力机叶片5气动性能的影响可以不予考虑；由于安装该防雷接闪装置后，对风力机叶片5的重量、强度、疲劳、振动等特性都会有一定的影响，故对防雷接闪装置的零部件进行设计时需要予以考虑对风力机叶片5的重量、强度、疲劳、振动等特性的影响；故在满足导电性能设计的同时，所要开展的设计工作主要是保证防雷接闪装置与风力机叶片5的结构力学性能，同时保证风力机叶片5重量在合理的范围，需分别从强度计算、模态评估、疲劳损伤等方面分别进行分析。
显然可以理解的是，本实施例中提供的防雷接闪装置，通过套设于风力机叶片5最尖端处的叶尖1和包覆风力机叶片5尾缘的包覆导体2，在雷电直击旋转的风力机叶片5时对风力机叶片5进行有效接闪，避免风力机叶片5的尖部遭受雷电直击，进而有效地降低雷电击穿风力机叶片5蒙皮造成风力机叶片5损伤的概率；通过接引线3将叶尖1和包覆导体2上承接的雷电流经风力机塔筒引入大地，以减少雷电直击击穿风力机叶片5时对风力机叶片5复合材料本体的直接破坏，进而提高拦截雷电下行先导的效率以避免风力机叶片5产生放电击穿损伤，从而增加风力机叶片5的使用寿命；与现有技术相比，通过包覆导体2将风力机叶片5的叶尖段尾缘部分包覆，替代包覆段内接地引线的使用，提高了拦截雷电下行先导的效率，解决现有防雷接闪器拦截雷电下行先导效率低的问题，以便有效降低雷电击穿风力机叶片5蒙皮造成叶片本体损伤的概率，提升风力机叶片5雷击的防护效果即提高风力机叶片5叶尖部分的雷电接闪率，从而增加风力机叶片5的使用寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。