淺談瓦斯發電站作為礦井應急保安電源的思路

摘要：煤炭是我國重要的支柱產業，承擔著我國三分之二的能源消耗。近年來煤炭開采量不斷增加，如何保證煤礦安全，減少重大、特大事故的發生十分重要。電力在煤炭安全生產中地位十分重要，因此必須要采取有效措施保證供電的可靠性與安全性。本文對煤礦供電現狀進行分析，并提出瓦斯發展點在礦井應急保安電源中運用的思路與可行性，以為煤炭行業的快速穩健發展提供參考。

關鍵詞：瓦斯發電站；礦井；保安電源

近年來隨著智能技化設備、電子計算機等相關電子設備在煤礦開采中的運用，煤礦對于電力安全的依賴顯著增加，若用電過程中受到較大浪涌電壓涌入等問題，就會導致系統癱瘓、設備損壞，甚至危及工人生命，因此采取有效措施保護煤礦電源勢在必行。

1、煤礦供電現狀

根據煤礦規模大小的不同，目前煤礦的供電方式基本為：從電網110KV→電網（或煤礦）35KV變電所→煤礦6KV（或10KV）變電所→電機設備。目前煤礦供電均為雙回路供電，但當電網的110KV或35KV供電系統出現跳閘時，同樣會造成礦井停電，特別是在雷雨季節受到雷電的沖擊更容易使電網系統跳閘，很多煤礦每年停電事故會發生多起。在系統出現停電后，同時造成礦井的抽放泵、主扇、井下主水泵等一類用電負荷停運，容易造成井下瓦斯超限、被水淹等危險，給礦井的安全生產帶來很大危險。目前煤礦供電采用保安電源方式如下：

1.1雙回路供電

目前煤礦供電設計均采用雙回路供電方式，也是最為穩定可靠的方式。但很多都是從煤礦附近不同的電網變電所引來的，其上一級均是同一回線路，當上一級線路出問題時，煤礦同樣面臨全停的問題。

1.2備用柴油發電機

很多煤礦采用柴油發電機組作為備用電源來保障主要設備的用電，是基于煤礦供電安全設計及驗收的要求進行配套的。但在實際生產過程中這些柴油發電機基本屬于擺設，根本用不上。主要存在以下問題：

一是當系統停電后不能實現無縫對接，只能在停電后進行柴油發電機的啟動工作，從啟動到正常供電，存在一定的時間差。

二是柴油發電機的配置容量相對較小（按負荷配置投資較大），當系統停電時可接帶的負荷較小或帶不起來，穩定性差。

三是可靠性差。柴油發電機作為備用設備，必須隨時保證完好，操作人員需時刻待命，以確保時刻處于完好備用狀態，否則形同虛設。通過對多個煤礦的調研，設備完好情況和人員配置根本滿足不了使用需求。

四是管理成本增加。需要安排人員對柴油發電機進行運行及維護保養，造成管理成本增加。

2、利用瓦斯發電站解決備用電源的思路

由于現在低濃度瓦斯發電技術的成熟利用以及國家對瓦斯利用進行推廣和補貼，很多煤礦都建設了瓦斯發電站。目前電網對瓦斯發電站并網接入的要求是：煤礦自發自用，富余電量上網。也就是瓦斯發電站發電后是先接入到煤礦的變電所母線上供煤礦負荷先行使用，不夠部分再由電網下網補充，用不完部分再上網到電網。

2.1思路構想

把瓦斯發電站作為一個獨立電源點，因其使用燃料為煤礦瓦斯泵房抽放出來的瓦斯氣，只要其燃料供給不間斷，整個瓦斯發電站的就能持續運行，就能提供穩定的電源。當電網失電情況下，由瓦斯發電站擔獨接帶煤礦瓦斯抽放泵和主扇的負荷，使瓦斯主要抽放設備不停運，實現瓦斯抽放的持續性，同時通過持續的瓦斯供給，瓦斯發電站發出電以后又持續的提供給抽放泵，確保抽放泵的正常運行。

2.2技術要點

2.2.1改變部分供電接線方式

現有的煤礦變電所的供電主接線方式一般是采用雙段母線供電，一類用電負荷從每一段母線均可實現供電。瓦斯發電站的主接線一般是單段母線供電（假設為6KV），就是多臺瓦斯發電機組發電后接入母線后由單回線路輸出接入煤礦變電所其中一回母線。假設為瓦斯發電站輸出開關柜編號為601#，進入煤礦變電所Ⅰ段母線，進線開關柜編號為615#。由于瓦斯發電站正常運行時是并網運行的，運行較為穩定。擬將煤礦變電所Ⅰ段母線上的一類用電負荷改由瓦斯發電站6KV母線進行供電，煤礦一類用電負荷正常運行方式由瓦斯發電站6KV母線進行供電（煤礦變電所Ⅱ段母線熱備用）。

2.2.2運行方式確定

在瓦斯發電站601#開關柜上裝設電壓檢測裝置檢測煤礦變電所電網的供電電源信號。當電網系統跳閘時，601#開關柜上裝設電壓檢測裝置檢測系統失電信號，立即601#開關自動跳閘與電網系統解列，此時由于煤礦瓦斯抽放泵房及主扇等一類負荷由于是由瓦斯發電站接帶負荷，不會跳閘停電。反之，由于瓦斯抽放泵房的正常運行提供了發電所需的燃料氣，瓦斯發電機組能正常發電。當系統恢復正常供電后，將電站機組與電網進行并網，恢復正常供電方式。

2.2.3技術要點

一是電站601#開關需要檢測信號靈敏，動作及時可靠；二是需根據瓦斯發電站正常運行時能輸出的負荷情況，調整煤礦一類負荷，按照瓦斯抽放泵、主扇、井下主水泵、壓風機等要害情況依次確定跳閘次序，當用電負荷高于供電負荷時，首先要保證瓦斯抽放泵及主扇的正常運行，然后自動切斷相對不太重要的一類負荷，以確保發供電平衡。三是在電站加裝負荷自動平衡減載裝置，當發電負荷大于用電負荷時能自動調整每臺機組的負荷，以確保發供電平衡。四是加強應急演練，提高運行人員技術水平，確保能應對自如。

3、該方案運行成功后的重要意義

如上述方案能成功運行后，可以有效降低煤礦因系統停電造成井下瓦斯超限、淹井等安全事故，大幅降低因停電造成的事故損失，給煤礦節省了大量投資和成本。同時促使煤礦加強瓦斯發電站的建設，以用促抽保安全，使瓦斯利用項目得到了更好的發展，產生較好的經濟效應、環保效應和安全效應。

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作者簡介：陳忠寧，1973年2月，本科學歷，貴州盤縣人。現職稱工程師，主要從事煤層氣（煤礦瓦斯）的開發利用工作。