浅谈瓦斯发电站作为矿井应急保安电源的思路

浅谈瓦斯发电站作为矿井应急保安电源的思路

煤炭是我国重要的支柱产业，承担着我国三分之二的能源消耗。近年来煤炭开采量不断增加，如何保证煤矿安全，减少重大、特大事故的发生十分重要。电力在煤炭安全生产中地位十分重要，因此必须要采取有效措施保证供电的可靠性与安全性。本文对煤矿供电现状进行分析，并提出瓦斯发展点在矿井应急保安电源中运用的思路与可行性，以为煤炭行业的快速稳健发展提供參考。

标签：瓦斯发电站；矿井；保安电源

近年来随着智能技化设备、电子计算机等相关电子设备在煤矿开采中的运用，煤矿对于电力安全的依赖显著增加，若用电过程中受到较大浪涌电压涌入等问题，就会导致系统瘫痪、设备损坏，甚至危及工人生命，因此采取有效措施保护煤矿电源势在必行。

1、煤矿供电现状

根据煤矿规模大小的不同，目前煤矿的供电方式基本为：从电网110KV→电网（或煤矿）35KV变电所→煤矿6KV（或10KV）变电所→电机设备。目前煤矿供电均为双回路供电，但当电网的110KV或35KV供电系统出现跳闸时，同样会造成矿井停电，特别是在雷雨季节受到雷电的冲击更容易使电网系统跳闸，很多煤矿每年停电事故会发生多起。在系统出现停电后，同时造成矿井的抽放泵、主扇、井下主水泵等一类用电负荷停运，容易造成井下瓦斯超限、被水淹等危险，给矿井的安全生产带来很大危险。目前煤矿供电采用保安电源方式如下：

1.1双回路供电

目前煤矿供电设计均采用双回路供电方式，也是最为稳定可靠的方式。但很多都是从煤矿附近不同的电网变电所引来的，其上一级均是同一回线路，当上一级线路出问题时，煤矿同样面临全停的问题。

1.2备用柴油发电机

很多煤矿采用柴油发电机组作为备用电源来保障主要设备的用电，是基于煤矿供电安全设计及验收的要求进行配套的。但在实际生产过程中这些柴油发电机基本属于摆设，根本用不上。主要存在以下问题：

一是当系统停电后不能实现无缝对接，只能在停电后进行柴油发电机的启动工作，从启动到正常供电，存在一定的时间差。

二是柴油发电机的配置容量相对较小（按负荷配置投资较大），当系统停电时可接带的负荷较小或带不起来，稳定性差。

三是可靠性差。柴油发电机作为备用设备，必须随时保证完好，操作人员需时刻待命，以确保时刻处于完好备用状态，否则形同虚设。通过对多个煤矿的调研，设备完好情况和人员配置根本满足不了使用需求。

四是管理成本增加。需要安排人员对柴油发电机进行运行及维护保养，造成管理成本增加。

2、利用瓦斯发电站解决备用电源的思路

由于现在低浓度瓦斯发电技术的成熟利用以及国家对瓦斯利用进行推广和补贴，很多煤矿都建设了瓦斯发电站。目前电网对瓦斯发电站并网接入的要求是：煤矿自发自用，富余电量上网。也就是瓦斯发电站发电后是先接入到煤矿的变电所母线上供煤矿负荷先行使用，不够部分再由电网下网补充，用不完部分再上网到电网。

2.1思路构想

把瓦斯发电站作为一个独立电源点，因其使用燃料为煤矿瓦斯泵房抽放出来的瓦斯气，只要其燃料供给不间断，整个瓦斯发电站的就能持续运行，就能提供稳定的电源。当电网失电情况下，由瓦斯发电站担独接带煤矿瓦斯抽放泵和主扇的负荷，使瓦斯主要抽放设备不停运，实现瓦斯抽放的持续性，同时通过持续的瓦斯供给，瓦斯发电站发出电以后又持续的提供给抽放泵，确保抽放泵的正常运行。

2.2技术要点

2.2.1改变部分供电接线方式

现有的煤矿变电所的供电主接线方式一般是采用双段母线供电，一类用电负荷从每一段母线均可实现供电。瓦斯发电站的主接线一般是单段母线供电（假设为6KV），就是多台瓦斯发电机组发电后接入母线后由单回线路输出接入煤矿变电所其中一回母线。假设为瓦斯发电站输出开关柜编号为601#，进入煤矿变电所Ⅰ段母线，进线开关柜编号为615#。由于瓦斯发电站正常运行时是并网运行的，运行较为稳定。拟将煤矿变电所Ⅰ段母线上的一类用电负荷改由瓦斯发电站6KV母线进行供电，煤矿一类用电负荷正常运行方式由瓦斯发电站6KV母线进行供电（煤矿变电所Ⅱ段母线热备用）。

2.2.2运行方式确定

在瓦斯发电站601#开关柜上装设电压检测装置检测煤矿变电所电网的供电电源信号。当电网系统跳闸时，601#开关柜上装设电压检测装置检测系统失电信号，立即601#开关自动跳闸与电网系统解列，此时由于煤矿瓦斯抽放泵房及主扇等一类负荷由于是由瓦斯发电站接带负荷，不会跳闸停电。反之，由于瓦斯抽放泵房的正常运行提供了发电所需的燃料气，瓦斯发电机组能正常发电。当系统

恢复正常供电后，将电站机组与电网进行并网，恢复正常供电方式。

2.2.3技术要点

一是电站601#开关需要检测信号灵敏，动作及时可靠；二是需根据瓦斯发电站正常运行时能输出的负荷情况，调整煤矿一类负荷，按照瓦斯抽放泵、主扇、井下主水泵、压风机等要害情况依次确定跳闸次序，当用电负荷高于供电负荷时，首先要保证瓦斯抽放泵及主扇的正常运行，然后自动切断相对不太重要的一类负荷，以确保发供电平衡。三是在电站加装负荷自动平衡减载装置，当发电负荷大于用电负荷时能自动调整每台机组的负荷，以确保发供电平衡。四是加强应急演练，提高运行人员技术水平，确保能应对自如。

3、该方案运行成功后的重要意义

如上述方案能成功运行后，可以有效降低煤矿因系统停电造成井下瓦斯超限、淹井等安全事故，大幅降低因停电造成的事故损失，给煤矿节省了大量投资和成本。同时促使煤矿加强瓦斯发电站的建设，以用促抽保安全，使瓦斯利用项目得到了更好的发展，产生较好的经济效应、环保效应和安全效应。

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作者简介：陈忠宁，1973年2月，本科学历，贵州盘县人。现职称工程师，主要从事煤层气（煤矿瓦斯）的开发利用工作。