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[摘 要]利用煤层气发电达到“以利用促抽采，以抽采保安全”的煤矿良性循环发展，具有安全可靠、节能环保的显著特点，且经济效益和社会效益均十分显著。选择好煤层气综合利用电站并网、升压、发电的配套设备，则更有助于瓦斯发电机组优势的充分发挥。本文对发电机组输电方案的选择方法进行了分析，并以此为基础探讨了瓦斯发电机组输变电设备的配套和安装方法。
[关键词]瓦斯发电机组 输变电设备 配套 安装
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0035-01
煤层气即煤矿瓦斯，其主要成分是CH4，其温室效应是CO2的24倍，治理瓦斯是煤矿主要技术难题，瓦斯抽放是治理瓦斯主要手段，大多数煤矿抽放出瓦斯直接排在地面，既污染环境又造成资源浪费。而煤矿瓦斯如果用来发电，其经济效益、社会效益及环保效益都是十分巨大的。瓦斯发电技术利用了成熟的内燃机技术，燃烧瓦斯将其热能转换变为电能，低浓度瓦斯发电机组对瓦斯浓度的要求仅在8%以上，资源利用率显著增加。充分利用煤层气发电则不仅能够提高煤矿生产的安全性，还能够节约大量的能源资源。
一、选择瓦斯发电机组输电方案
本文以某煤矿正在建设的低浓瓦斯综合利用电站8台 500 kW 燃气发电机组为例，对瓦斯发电机组输变电方案的选择进行分析，以实现瓦斯气体利用效率的最大化。电站至110KV变电站约4公里；电站发电容量为4000KW，共8台500KW的发电机组，电机出口电压为0.4KV，现每4台机组并联接至一台变压器，变压器容量为2500kV，变比为6.3/0.4kV，通过6kv双回送电线路并入110KV变电站6kv间隔母线实现并网发电。目前，可选的瓦斯发电机组输电方案包括三种，几种方案具体叙述如下：
方案一，升压并网输电。通过新建的电站至110KV变电站6 kV双回输电线路，利用升压变压器将400 V的发电机组输出低压升压后并入 6 kV的网络中。在发电机组正常运行的情况下，为电网输送能量，若停止使用发电机组，则发电站会转变为矿井电网的用户，因而不会直接影响电网运行。
方案二，升压输电。发电机组能够提供400 V输出低压，并利用升压变压器将其提高到6kV，进而为远距离的用电设备提供能源支持，但在使用前需要经过降压处理，从而构成一个发电-升压-输送-降压-用电设备的过程，但该方案的使用需要投入大量的资金。
方案三，低压输电。分别并联运行4 台发电机组，400 V输出电压，每组2000kW功率，就近为风机房或抽放泵站用电设备直接提供电源，因而成本低、使用方便，但是这一方案无法为距离较远的设备供电，仅仅属于一种低压供电网路。
上述三个备选方案中，方案二和方案三能够构成一个发电-输电-用电的系统，因而不受外电网的影响，一旦发电机组出现故障，则系统无法供电。因此，这两个方案无法保证设备供电的可靠性和安全性，同时，供电网路负荷受到较大的限制，因而应用价值较低。
二、瓦斯发电机组输变电设备
瓦斯发电机组属于一种燃气发电机组，为胜利油田胜利动力机械集团有限公司生产的12V190 系列低浓瓦斯发电机组，发电机组的整体包括IFC6455-6 型无刷同步发电机组和500GF1-3pW 型燃气发动机两个部分，并以开式强制循环水冷却为发电机组的主要冷却方式。
1、技术性能分析
三相四线制的接线方式，远距离电控的操作方式，DC24V 电起动的起动方式，额定功率因数为0.8，额定转速为1 000r？min-1，额定频率为50Hz，额定电流为902A，额定电压为400V，额定功率为500kW。
2、升压输电保护原则
发电升压并网不仅要对发电机和电网各项参数进行充分考虑，还应关注相互关联保护方面的问题，其基本保护原则为：第一，电压互感器的保护与站内变压器的保护，由于是干式变压器，加之熔断器保护动作快，因而只需应用熔断器进行保护。第二，输出柜保护按防止电网负荷全部由升压变压器来承担为依据。为不使变压器过负荷，目的是在正常并网发电时，因电网停电或因故障变电所受电柜跳闸，这时受电柜的全部负荷由升压变压器供电，可能造成变压器烧损，所以输出柜的保护也按保护升压变压器来制定。第三，以保护升压变压器为基础选择设计进线柜，其主要作用在于，一旦发电机出现故障，或者进出线柜和低压电缆出现400 V侧低压短路，此时不会烧损变压器。因所选变压器为2500KVA干式（升压）变压器，故保护可设为定时限过流方式。
3、控制性能和方式
主控制屏是整个控制系统的主要操作环节，也是发电机组的基本配套设施，控制屏的电源基础为蓄电池提供的24v直流电，其基本作用在于对发电机组运行情况进行检查，实时监控各项参数、信号与保护设施，并对发电机组的电能输送过程进行有效控制。发电机组本身具备一定的自动并网能力，在并入其他电网过程中，在保证相同相序的基础上，同步检测装置能够自动寻找同步运行参数，从而实现自动并网运行
4、主要保护方式
第一，瓦斯发电机组配置有逆功率继电器，一旦并网运行或是并联运行的发电机组出现逆功率，则设备的主开关会自动断开，并产生声光报警信号，对逆功率进行保护。第二，瓦斯发电机组主开关具备短路保护和过流保护能力，同时配置了反时限过流保护设备。第三，一旦瓦斯发电机组出现机油压力过低、运行超速时可实现报警停车，当出现冷却水温过高或油温过高等现象时可实现报警。
三、结束语
随着装备业制造水平的提高，煤矿瓦斯发电设备集成化、自动化智能化水平将显著提高，为高瓦斯矿井煤层气综合利用提供了更加完善的解决方案，项目的选择、实施及设备的选型和安装将更加灵活。
参考文献
[1] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[S].北京：煤炭工业出版社，2010.
[2] 李国明，范军.瓦斯发电机组输变电设备配套及安装[J].山东煤炭科技，2010，1（1）：54-55.
[3] 梁建伟，陈健.瓦斯发电机组的改造[J].石油化工应用，2006，1（6）：75-77.
[关键词]瓦斯发电机组 输变电设备 配套 安装
中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0035-01
煤层气即煤矿瓦斯，其主要成分是CH4，其温室效应是CO2的24倍，治理瓦斯是煤矿主要技术难题，瓦斯抽放是治理瓦斯主要手段，大多数煤矿抽放出瓦斯直接排在地面，既污染环境又造成资源浪费。而煤矿瓦斯如果用来发电，其经济效益、社会效益及环保效益都是十分巨大的。瓦斯发电技术利用了成熟的内燃机技术，燃烧瓦斯将其热能转换变为电能，低浓度瓦斯发电机组对瓦斯浓度的要求仅在8%以上，资源利用率显著增加。充分利用煤层气发电则不仅能够提高煤矿生产的安全性，还能够节约大量的能源资源。
一、选择瓦斯发电机组输电方案
本文以某煤矿正在建设的低浓瓦斯综合利用电站8台 500 kW 燃气发电机组为例，对瓦斯发电机组输变电方案的选择进行分析，以实现瓦斯气体利用效率的最大化。电站至110KV变电站约4公里；电站发电容量为4000KW，共8台500KW的发电机组，电机出口电压为0.4KV，现每4台机组并联接至一台变压器，变压器容量为2500kV，变比为6.3/0.4kV，通过6kv双回送电线路并入110KV变电站6kv间隔母线实现并网发电。目前，可选的瓦斯发电机组输电方案包括三种，几种方案具体叙述如下：
方案一，升压并网输电。通过新建的电站至110KV变电站6 kV双回输电线路，利用升压变压器将400 V的发电机组输出低压升压后并入 6 kV的网络中。在发电机组正常运行的情况下，为电网输送能量，若停止使用发电机组，则发电站会转变为矿井电网的用户，因而不会直接影响电网运行。
方案二，升压输电。发电机组能够提供400 V输出低压，并利用升压变压器将其提高到6kV，进而为远距离的用电设备提供能源支持，但在使用前需要经过降压处理，从而构成一个发电-升压-输送-降压-用电设备的过程，但该方案的使用需要投入大量的资金。
方案三，低压输电。分别并联运行4 台发电机组，400 V输出电压，每组2000kW功率，就近为风机房或抽放泵站用电设备直接提供电源，因而成本低、使用方便，但是这一方案无法为距离较远的设备供电，仅仅属于一种低压供电网路。
上述三个备选方案中，方案二和方案三能够构成一个发电-输电-用电的系统，因而不受外电网的影响，一旦发电机组出现故障，则系统无法供电。因此，这两个方案无法保证设备供电的可靠性和安全性，同时，供电网路负荷受到较大的限制，因而应用价值较低。
二、瓦斯发电机组输变电设备
瓦斯发电机组属于一种燃气发电机组，为胜利油田胜利动力机械集团有限公司生产的12V190 系列低浓瓦斯发电机组，发电机组的整体包括IFC6455-6 型无刷同步发电机组和500GF1-3pW 型燃气发动机两个部分，并以开式强制循环水冷却为发电机组的主要冷却方式。
1、技术性能分析
三相四线制的接线方式，远距离电控的操作方式，DC24V 电起动的起动方式，额定功率因数为0.8，额定转速为1 000r？min-1，额定频率为50Hz，额定电流为902A，额定电压为400V，额定功率为500kW。
2、升压输电保护原则
发电升压并网不仅要对发电机和电网各项参数进行充分考虑，还应关注相互关联保护方面的问题，其基本保护原则为：第一，电压互感器的保护与站内变压器的保护，由于是干式变压器，加之熔断器保护动作快，因而只需应用熔断器进行保护。第二，输出柜保护按防止电网负荷全部由升压变压器来承担为依据。为不使变压器过负荷，目的是在正常并网发电时，因电网停电或因故障变电所受电柜跳闸，这时受电柜的全部负荷由升压变压器供电，可能造成变压器烧损，所以输出柜的保护也按保护升压变压器来制定。第三，以保护升压变压器为基础选择设计进线柜，其主要作用在于，一旦发电机出现故障，或者进出线柜和低压电缆出现400 V侧低压短路，此时不会烧损变压器。因所选变压器为2500KVA干式（升压）变压器，故保护可设为定时限过流方式。
3、控制性能和方式
主控制屏是整个控制系统的主要操作环节，也是发电机组的基本配套设施，控制屏的电源基础为蓄电池提供的24v直流电，其基本作用在于对发电机组运行情况进行检查，实时监控各项参数、信号与保护设施，并对发电机组的电能输送过程进行有效控制。发电机组本身具备一定的自动并网能力，在并入其他电网过程中，在保证相同相序的基础上，同步检测装置能够自动寻找同步运行参数，从而实现自动并网运行
4、主要保护方式
第一，瓦斯发电机组配置有逆功率继电器，一旦并网运行或是并联运行的发电机组出现逆功率，则设备的主开关会自动断开，并产生声光报警信号，对逆功率进行保护。第二，瓦斯发电机组主开关具备短路保护和过流保护能力，同时配置了反时限过流保护设备。第三，一旦瓦斯发电机组出现机油压力过低、运行超速时可实现报警停车，当出现冷却水温过高或油温过高等现象时可实现报警。
三、结束语
随着装备业制造水平的提高，煤矿瓦斯发电设备集成化、自动化智能化水平将显著提高，为高瓦斯矿井煤层气综合利用提供了更加完善的解决方案，项目的选择、实施及设备的选型和安装将更加灵活。
参考文献
[1] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[S].北京：煤炭工业出版社，2010.
[2] 李国明，范军.瓦斯发电机组输变电设备配套及安装[J].山东煤炭科技，2010，1（1）：54-55.
[3] 梁建伟，陈健.瓦斯发电机组的改造[J].石油化工应用，2006，1（6）：75-77.