800 kW / 800 kVA 石化厂供配电精读：防爆 Zone 2 + 200 kW ESP 变频 + 1000 kVA 柴发
2×S13-M-800/10 N+1 · 200 kW ESP 变频 · Ex Zone 2 · 1000 kVA 柴发（600 kW 备载）
1 · TL;DR Conclusion
结论：该 800 kW 石化厂采用「2×S13-M-800/10 油变 N+1 + 200 kW ESP 变频（Ex Zone 2）+ 1000 kVA（600 kW 备载）应急柴发」，配置器总价约 $585,247，单台退出后负载率 84%，THDi 25%（需 APF/SVG），SH15 非晶变升级 3.3 年回本（方案级估算）。
- •2×800 kVA S13-M-800/10 油变 N+1，单台退出负载率 84%（pass），需求 640 kW
- •200 kW ESP 变频：启动压降 1.7%（直启 8.1%）；Ex Zone 2 → Ex d 配电箱 + Ex MCC（IEC 60079）
- •应急柴发 1×1000 kVA（600 kW 备载）覆盖一级 400 kW + 消防 150 kW = 550 kW（V9 pass），20 尺集装箱、3 天油量
- •谐波 THDi 25% 超限 → 串抗 + APF/SVG 有源滤波（V6 告警）
- •经济性：总价 $585,247；SH15 非晶变升级年省 $410、3.3 年回本；损耗 248,596 kWh/年 ≈ $29,832
2 · Solution Overview
石化厂是危险区 + 一级负荷密集的典型场景：消防水、应急照明与 DCS 控制不容断电，而 ESP 泵与工艺电机是谐波重的变频负荷。本方案用 N+1 油变 + Ex Zone 2 配电 + 变频 ESP + 应急柴发，兼顾防爆、供电连续性与电能质量。
| Source | Role | Share kW | Share |
|---|---|---|---|
| Grid 10 kV | base | 640 kW | 100% |
| Diesel 600 kW | backup | 0 kW | 0% |
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3 · Design Process & Rationale
需求识别
800 kW 石化装置：一级 400 kW（消防 150 + 应急照明/控制 + 关键工艺 250），关键工艺 250 kW，ESP 200 kW 变频，危险区 Zone 2，允许停电 ≤15 s。
负荷与分级
消防 150 + 应急/关键工艺 → 一级 400 kW；ESP/工艺泵 → 二级 250 kW；一般 → 三级 150 kW。一级 + 消防 = 550 kW 决定柴发容量。
电源配比
10 kV 电网为主供 + 600 kW 备载柴发。柴发覆盖一级 + 消防 550 kW（V9 pass 109%），切换 ≤15 s。
变压器选型
640 kW 需求 ≈ 674 kVA 视在 → 800 kVA 档；N+1 → 2×S13-M-800/10 油变（户外、防火间距），单台退出 84% 负载。
防爆与 ESP
Ex Zone 2 → Ex d 配电箱 + Ex MCC（IEC 60079）；200 kW ESP 变频启动压降 1.7%（直启 8.1%），串抗 + APF 治理 25% THDi。
保护与二次
MV 31.5 kA / LV 36 kA 分断；104 规约 + 二次原理图 + 直流操作电源；选择性 11.9×。
可靠性与应急
柴发 ATS 自投 + 消防末端双切，3 天油量；N-1 单台退出 84% 负载仍可带载。
Pain Points → Solution → Evidence
危险区一个火花就可能引燃气体
Ex Zone 2 全按 IEC 60079 选 Ex d 配电箱 + Ex MCC，等电位接地 + 防浪涌
V14 zone2 Ex d；接地 + 防雷图纸
全厂失电时消防泵必须能启动
消防专线 + 末端双切 ATS + 1000 kVA 柴发
V11 消防专线；V9 pass（600 kW ≥ 一级 400 + 消防 150）；3 天油量
ESP 变频谐波使变压器过热
串抗 + APF/SVG 有源滤波
V6 THDi 25% 超限 → APF/SVG
4 · Key Parameter Deep-Read
| Parameter | Value | Basis | Impact & Boundary |
|---|---|---|---|
| 变压器容量 | 800 kVA ×2 (S13-M) | 674 kVA 视在 → 800 档；N+1 → 2 台油变 | 84% 负载；户外油变满足防火间距 需求 >850 kVA 时升 1000/1250 档 |
| 需用系数 | 0.8 → 640 kW | 装机 800 kW × Kd 0.8 | 按真实需求定变压器与电缆 按实际工艺曲线校核 Kd |
| ESP 启动 | 200 kW 变频，压降 1.7% | VFD kst 1.3 vs 直启 6.5 | 对其它工艺无冲击；直启会到 8.1% 确认井下电缆与制动电阻 |
| 危险区 | Zone 2 | 气体仅在异常工况存在 | Ex d 配电箱 + Ex MCC，成本更高（POA） Zone 1 → 更严 Ex ia/ib，成本再升 |
| 应急柴发 | 1×1000 kVA (600 kW 备载) | 覆盖一级 400 + 消防 150 = 550 kW | 3 天油量、75% 负载、<15 s 自启动 全厂备载需约 950 kW |
| 谐波 | THDi 25% | 非线性 200 kW / 800 kW | 需 APF/SVG；单串抗无法清除 APF 目标 THDi ≤8% |
5 · Drawing Deep-Read
The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):
6 · Operation Demo (Deep-Read)
可靠性与可用性
N+1 单台退出 84% 负载 + 柴发自投 ≤15 s + 消防末端双切，覆盖一级 400 + 消防 150 kW，可用性串级估算约 99.9% 级。
故障与保护
MV 28.9 kA / LV 27.8 kA，分断 MV 31.5 kA / LV 36 kA（1.1~1.3× 裕度）；选择性 11.9×，下级故障只跳本回路。
电能质量
THDi 25% 超限，串抗 + APF/SVG；ESP 变频启动压降 1.7%（直启 8.1%），母线电压 0.983 pu。
经济性
总价 $585,247；SH15 非晶变升级 3.3 年回本（年省 $410）；损耗 248,596 kWh/年 ≈ $29,832。
Other views (shown): 全生命周期成本 LCC · 电能质量与谐波 · 电压分布 · 方案特性 · 环境降容
7 · Economics & Payback
设备总价约 $585,247（2×S13-M-800/10 + Ex Zone 2 配电 + 200 kW ESP 变频 + 1000 kVA 柴发 + 104 规约 SCADA）。本方案无光伏/储能，经济性为「初始投资 + 损耗 + 变压器 TCO」：S13→SH15 非晶变升级年省 ≈3,416 kWh（≈$410），3.3 年回本；年变压器+线路损耗 ≈248,596 kWh（≈$29,832）。柴发仅备载，运行成本只在市电失电时发生。
8 · FAQ
800 kW 石化厂配多大变压器？
危险区怎么处理？
ESP 一定要变频吗？
配多大柴发？
谐波怎么治理？
市电失电会怎样？
换更好的变压器多久回本？
为什么用油变不用干变？
这个价格是最终价吗？
Special Considerations
- THDi 25% 超限：单串抗无法清除，需加 APF 有源滤波（V6 处置建议）。
- 600 kW 柴发覆盖一级 400 + 消防 150 = 550 kW（V9 pass）；全厂 800 kW 备载需约 950 kW 柴发。
- Ex Zone 2 设备（Ex d 配电箱 + Ex MCC）按项目单独报价（POA），最终防爆认证按 IEC 60079 确认。
- ESP 变频 200 kW 为最大电机，需确认井下电缆与制动电阻。
- 方案级估算；图纸待有资质设计院细化；需向电网确认短路容量（现按 500 MVA 假设）。
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