Газовое пожаротушение в электрощитовых и трансформаторных подстанциях

Газовое пожаротушение остаётся наиболее эффективным методом защиты электрощитовых и трансформаторных подстанций от пожаров классов А, В и Е. СП 485.1311500.2020, заменивший СП 5.13130.2009 с марта 2021 года, устанавливает жёсткие требования к проектированию: задержка пуска не менее 10 секунд для эвакуации персонала, обязательное обеспечение герметичности помещений (параметр негерметичности ≤0,01 м⁻¹) и 100% резерв ГОТВ для централизованных систем. Выбор системы представляет собой инженерный компромисс между эффективностью тушения (хладон-125 требует 9,8% концентрации против 36,5% у инергена), безопасностью персонала (все ГОТВ требуют эвакуации людей до срабатывания), экономической целесообразностью и экологическими требованиями. Монтреальский протокол 1987 года запретил озоноразрушающие хладоны, что стимулировало переход на современные альтернативы с нулевым потенциалом разрушения озона, но более высокой стоимостью и расходом.

Почему газовое пожаротушение стало стандартом для электроустановок?

Диэлектрические свойства газовых огнетушащих веществ позволяют тушить электрооборудование под напряжением до 10 кВ без предварительного обесточивания, при напряжении выше требуется автоматическое отключение. В отличие от порошковых систем, оставляющих загрязнения, требующие многочасовой очистки контактов и печатных плат, газовые составы не оставляют следов и после проветривания помещение готово к эксплуатации. Водяные и пенные системы несовместимы с работающим электрооборудованием из-за электропроводности, а их применение возможно только при условии предварительного отключения питания, что для критически важных объектов неприемлемо.

Объёмный принцип тушения обеспечивает проникновение газа в замкнутые пространства шкафов, кабельные каналы и труднодоступные зоны, где локализованные средства неэффективны. Для трансформаторных подстанций с масляными трансформаторами газовые системы тушат пожары классов А (твёрдые материалы), В (трансформаторное масло с температурой вспышки 135-140°С) и Е (электрооборудование) одновременно, создавая огнетушащую концентрацию за 10-15 секунд.

Согласно ПУЭ (раздел 4.2.214-4.2.215), автоматические установки пожаротушения обязательны для трансформаторов 110 кВ и выше мощностью от 63 МВА в камерах подстанций, для трансформаторов 220-330 кВ от 250 МВА и для всех трансформаторов 500-750 кВ независимо от мощности. СП 486.1311500.2020 рекомендует газовые установки как приоритетный вариант для закрытых помещений.

Совет от Сергея Григорьева, эксперта по газовому пожаротушению: При выборе системы для электрощитовой с периодическим присутствием персонала проводите расчёт времени эвакуации по ГОСТ 12.1.004-91. Нормативные 10 секунд задержки пуска — это минимум, для помещений сложной конфигурации или с ограниченными путями эвакуации требуется увеличение до 20-30 секунд. Документируйте расчёты в проектной документации для согласования с МЧС.

Какие типы газовых огнетушащих веществ применяются сегодня?

Современные ГОТВ делятся на две группы по механизму тушения. Разбавляющие атмосферу газы (инертные газы и углекислота) снижают концентрацию кислорода до 12-12,5%, делая горение невозможным. К ним относятся азот (IG-100), аргон (IG-01), аргонит (IG-55, смесь 50% азота и 50% аргона), инерген (IG-541, смесь 52% азота, 40% аргона и 8% углекислого газа) и чистая углекислота. Ингибиторы (хладоны и фторкетоны) химически замедляют цепную реакцию горения, разрывая радикальные связи. Современная номенклатура включает хладон-23, хладон-125, хладон-227еа и фторкетон ФК-5-1-12 (Novec 1230).

Хладон-13B1 (трифторбромметан) с огнетушащей концентрацией всего 3,7% был золотым стандартом с 1954 года, но Монтреальский протокол 1987 года включил его в список озоноразрушающих веществ с потенциалом разрушения озона (ODP) 10-16. С 1994 года производство остановлено, остаточные запасы разрешены только для особо важных объектов атомной энергетики и Минобороны России при реконструкции существующих установок. Атомы брома в составе хладона-13B1 в 40-100 раз агрессивнее хлора к озоновому слою, а время пребывания в атмосфере составляет 65 лет.

Переход на современные хладоны потребовал инженерных компромиссов. Хладон-125 требует концентрации 9,8% (в 2,6 раза больше, чем хладон-13B1), хладон-227еа — 7,2%, но оба имеют нулевой ODP и не разрушают озоновый слой. Обратная сторона — высокий потенциал глобального потепления (GWP): 3400 для хладона-125 и 3500 для хладона-227еа. Кигалийская поправка 2016 года предусматривает постепенное сокращение производства ГФУ на 85% к 2036 году для развитых стран.

Сравнительная таблица современных ГОТВ

Фторкетон ФК-5-1-12 (Novec 1230), разработанный компанией 3M в начале XXI века, представляет собой компромисс между эффективностью и экологией. При огнетушащей концентрации 5,3% он требует на 24% больше агента по массе, чем хладон-227еа, но имеет GWP менее 1 и не подпадает под Кигалийскую поправку. Ограничением служит низкое давление паров — при температуре ниже -10°С эффективность падает, что критично для неотапливаемых помещений.

Инертные газы занимают 80% рынка новых установок в Европе, на Ближнем Востоке и в Азии благодаря нулевому экологическому следу. Инерген с добавлением 8% углекислоты в концентрации, нетоксичной для человека, усиливает всасывание кислорода в кровь при снижении его концентрации в воздухе до 12%, что теоретически позволяет кратковременное нахождение людей. Однако основной недостаток — огромный расход: для того же объёма помещения требуется в 3,7 раза больше газа по объёму, чем хладона-125, что означает многократное увеличение количества баллонов (хранение при давлении 200-300 бар), массы системы и занимаемого пространства.

Углекислота сохраняет экономическую привлекательность (самое дешёвое ГОТВ), но её применение в электрощитовых с постоянным персоналом запрещено. При огнетушащей концентрации выше 34% она смертельно опасна — нескольких вдохов достаточно для потери сознания и гибели. СП 485.1311500.2020 допускает CO₂ только для необслуживаемых помещений с автоматической блокировкой доступа после пуска и обязательной системой оповещения персонала.

Совет от Сергея Григорьева, эксперта по газовому пожаротушению: Для небольших электрощитовых площадью до 50 м² с ограниченным бюджетом выбирайте хладон-125 как экономичное решение — он на 30-50% дешевле хладона-227еа при сопоставимой эффективности. Для объектов с высокими экологическими требованиями или помещений с постоянным персоналом предпочтителен фторкетон ФК-5-1-12, несмотря на его стоимость. Выбор газа для системы должен основываться на комплексном анализе.

Модульные или централизованные системы: критерии выбора

Модульные установки газового пожаротушения представляют собой самостоятельные блоки с баллонами, запорно-пусковыми устройствами, насадками-распылителями и автоматикой управления, размещаемые непосредственно в защищаемом помещении или в смежном техническом отсеке. Основное преимущество — простота монтажа (от 3-5 часов для помещения до 100 м³), отсутствие необходимости прокладки сложных трубопроводных сетей, гибкость масштабирования. Компромисс — визуальное присутствие модулей в помещении (хотя современные модели компактны и эстетичны), необходимость обеспечения 100% резерва ГОТВ (по СП 485.1311500.2020 для централизованных систем резервные модули хранятся на складе, для модульных — на объекте).

Централизованные (стационарные) установки концентрируют баллоны в отдельной станции пожаротушения, от которой магистральные трубопроводы подают ГОТВ к распределительным насадкам во всех защищаемых помещениях. Применение оправдано для объектов с множеством помещений (от 5-7 электрощитовых на разных этажах здания), когда суммарная экономия на централизации перевешивает затраты на проектирование гидравлики и прокладку трубопроводов. Основной компромисс — сложность проектирования (гидравлический расчёт с учётом потерь давления на участках, подбор диаметров DN25-DN100), высокие требования к качеству монтажа (сварка/резьбовые соединения должны обеспечивать герметичность при испытаниях 1,5× рабочего давления), необходимость выделения отдельного помещения для станции пожаротушения.

Для трансформаторной подстанции с 3-4 помещениями (камера трансформатора, РУ-10 кВ, РУ-0,4 кВ, аккумуляторная) площадью от 50 до 120 м² каждое оптимальна централизованная система — единый запас ГОТВ защищает все зоны с экономией до 30% по сравнению с установкой отдельных модулей в каждом помещении. Для отдельно стоящей электрощитовой здания площадью 30-40 м² модульная установка (2-3 модуля МГП по 80 л) устанавливается за один день, не требует проектирования трубопроводов и согласования архитектурных решений.

Эволюция технологий: от хладона-13B1 к фторкетонам

До 1950-х годов электроустановки защищали углекислотой (применяется с конца XIX века), водой (несовместима с оборудованием под напряжением) и порошковыми составами (сложная очистка после применения). Разработка хладона-13B1 в 1954 году компанией DuPont совместно с армией США стала прорывом — огнетушащая концентрация всего 3,7%, безопасность для людей при концентрации до 5%, отсутствие следов после применения. Механизм тушения основан на прерывании химической цепной реакции горения атомами брома (80% эффективности) с небольшим термическим эффектом (20%). Хладон-13B1 стал золотым стандартом для центров обработки данных, электрощитовых, архивов.

Монтреальский протокол 1987 года, подписанный 197 странами, включил хладоны в список озоноразрушающих веществ после обнаружения озоновых дыр над Антарктидой. Менее 10% выбросов хладонов связано с реальным тушением пожаров, основная часть — испытания, тренировки и случайные срабатывания. С 1994 года производство остановлено, началась эра "банкирования" — сбора и хранения хладонов из демонтируемых систем для критических применений (авиация, атомная энергетика). К 2018 году глобальные запасы составляли 37 750 тонн хладона-13B1, но они истощаются — прогноз полного исчерпания для гражданской авиации 2032-2054 годы.

Первое поколение альтернатив (1990-е годы) — ГХФУ с остаточным озоноразрушающим потенциалом ODP 0,01-0,5 — оказалось временным решением. Современные хладоны (125, 227еа) с нулевым ODP потребовали инженерных компромиссов: увеличение огнетушащей концентрации в 2-3 раза, рост массы установок, повышение стоимости. Кигалийская поправка 2016 года запустила новый цикл: сокращение производства ГФУ на 85% к 2036 году стимулирует переход на фторкетоны (ФК-5-1-12 с GWP<1) и инертные газы (GWP=0).

Региональные различия в выборе систем отражают приоритеты. Северная Америка сохраняет 80% химических агентов (хладон-227еа, ФК-5-1-12) благодаря компактности и эффективности. Европа, Ближний Восток и Азия выбирают 80% инертные газы из-за экологических требований, несмотря на многократное увеличение количества баллонов и занимаемого пространства. Россия находится в переходном периоде с преобладанием хладона-125 в бюджетных проектах и постепенным ростом доли ФК-5-1-12 и инертных газов в премиальном сегменте.

Типичные ошибки проектирования и эксплуатации

Расчёт системы начинается с определения огнетушащей концентрации для конкретных материалов в защищаемом помещении. Применение табличных значений для н-гептана (9,8% для хладона-125) без учёта фактических материалов — распространённая ошибка. Кабели с ПВХ-изоляцией, стеклотекстолит печатных плат, трансформаторное масло имеют разные огнетушащие концентрации. Консервативный подход — расчёт по наиболее трудногорючему материалу с запасом 20%.

Игнорирование изменений объёма помещения после монтажа оборудования критично. Проект рассчитывается по строительному объёму (длина×ширина×высота), но установка рядов шкафов, кабельных лотков, фальшпола снижает свободный объём на 15-30%. СП 485.1311500.2020 требует вычитать только объём сплошных строительных элементов, но производители рекомендуют корректировку расчёта после монтажа оборудования для подтверждения достаточности ГОТВ.

Нарушение герметичности в процессе эксплуатации — основная причина неэффективности систем. Удаление плит подвесного потолка для прокладки кабелей увеличивает объём помещения и создаёт пути утечки в межпотолочное пространство. Открытые двери для вентиляции летом, незаделанные кабельные проходки, негерметичные вентиляционные решётки. После любых строительных работ требуется повторное испытание целостности помещения (Room Integrity Testing) с документированием результатов.

Отсутствие регулярного контроля массы ГОТВ в модулях приводит к ситуациям, когда при реальном пожаре система срабатывает, но баллоны полупустые из-за медленной утечки через уплотнения запорно-пускового устройства. Манометр показывает давление, но масса снизилась на 20-30% за 5-10 лет эксплуатации. Ежегодное взвешивание модулей или контроль сигнализаторами давления СДУ-М обязательны по графику технического обслуживания.

Человеческий фактор — основная причина случайных срабатываний (27 из 54 инцидентов по статистике). Персонал, проводя работы в электрощитовой, не переводит систему в режим "Блокировка автоматического пуска", и срабатывание датчика от сварочных работ, пыли или дыма вызывает выброс ГОТВ. Документированные инциденты включают 2 погибших в Италии (Ареццо, 2018) от случайного выброса инертного газа, взрыв баллонов аргонита в Великобритании (2013, 1 погибший), потерю телевещания Red Bee Media в Лондоне (2021) от случайного пуска.

Практическая реализация: от выбора до ввода в эксплуатацию

Алгоритм выбора системы начинается с анализа объекта. Для электрощитовой 0,4 кВ площадью 30 м², высотой 3 м (объём 90 м³) с периодическим обслуживанием (1-2 раза в день по 15 минут) и ограниченным бюджетом оптимален хладон-125 в модульной установке: 3-4 модуля МГП-60-80-25, расход 9 кг ГОТВ на 1 м³ помещения (всего ~810 кг, 10-11 модулей с учётом коэффициента заполнения 0,9 кг/л для баллонов 80 л). Для трансформаторной подстанции 110 кВ с масляным трансформатором в закрытом помещении объёмом 400 м³ централизованная установка с хладоном-227еа более эффективна: станция пожаротушения с батареей 40 модулей по 80 л (основной запас) + 40 модулей резерв, распределительная сеть трубопроводов DN50-DN80 с 8-12 насадками-распылителями.

Проектирование включает пять обязательных расчётов: масса ГОТВ (по огнетушащей концентрации с учётом негерметичности и температуры), количество и размещение модулей (равномерное распределение по периметру), гидравлический расчёт трубопроводной сети (для централизованных установок), расчёт времени эвакуации (по ГОСТ 12.1.004-91), расчёт избыточного давления (для определения необходимости клапанов КИД). Отсутствие любого из расчётов — основание для отказа в согласовании экспертизой.

Монтаж системы требует авторского надзора проектировщика. Типичная ошибка подрядчиков — изменение диаметров трубопроводов "для удобства монтажа" без пересчёта гидравлики, что приводит к неравномерному распределению ГОТВ по насадкам (разброс концентрации до 30% в разных зонах помещения). Испытания трубопроводов на герметичность проводят избыточным давлением 1,5 от рабочего с выдержкой 5 минут, падение давления более 5% — сигнал негерметичности соединений.

Приёмка системы включает испытания целостности помещения (RIT), проверку срабатывания по обеим зонам пожарной сигнализации, контроль времени задержки пуска секундомером, проверку оповещения и световой сигнализации, имитацию пуска без выброса ГОТВ (отключением пиропатронов). Полноценные пусконаладочные работы с реальным выбросом ГОТВ дороги и проводятся выборочно на крупных объектах для подтверждения расчётов.

Техническое обслуживание по регламенту включает ежемесячный визуальный осмотр (контрольные лампы, целостность пломб, показания манометров), ежеквартальную проверку АКБ приёмно-контрольного прибора и резервного питания, ежегодное взвешивание модулей или проверку СДУ-М, комплексную проверку работоспособности извещателей заменой в шлейфах. Переосвидетельствование баллонов — каждые 10 лет с гидравлическими испытаниями на специализированных станциях.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли применять газовое пожаротушение в помещениях с постоянным пребыванием людей?
Да, если обеспечена организованная эвакуация за расчётное время. Обязательны: двухзонная система пожарной сигнализации, задержка пуска не менее 10 секунд (обычно 20-30), мощная звуковая и световая сигнализация, обучение персонала. Предпочтительные ГОТВ — ФК-5-1-12 или инертные газы. Углекислота для таких помещений запрещена.

Как часто нужно проверять герметичность помещения?
После ввода в эксплуатацию, затем раз в 3 года или после любых строительных работ, изменяющих ограждающие конструкции (прокладка кабелей, установка оборудования, ремонт). Испытания проводят специализированные организации оборудованием для измерения параметра негерметичности с выдачей протокола.

Нужно ли отключать электрооборудование перед пуском системы?
Для электроустановок до 10 кВ при применении хладонов и инертных газов отключение не требуется — ГОТВ диэлектрически непроводны. Для напряжения выше 10 кВ СП 485.1311500.2020 рекомендует автоматическое отключение. Углекислота требует отключения при напряжении выше 1 кВ (при содержании водяных паров <0,0006% допускается до 10 кВ).

Что делать после срабатывания системы?
Убедиться в эвакуации всех людей, дождаться сигнала дежурного о возможности входа (после 15-20 минут проветривания), провести замер концентрации кислорода газоанализатором (норма ≥19,5%), осмотреть место возгорания, задокументировать инцидент. Вызвать обслуживающую организацию для перезарядки модулей и восстановления работоспособности системы. До перезарядки помещение остаётся без автоматической защиты.

Как выбрать между хладоном-125 и хладоном-227еа?
Хладон-125 дешевле на 30-50%, имеет лучшую летучесть при отрицательных температурах, но требует большей огнетушащей концентрации (9,8% против 7,2%) и имеет коэффициент безопасности менее 1. Хладон-227еа безопаснее для персонала, требует меньше массы ГОТВ, но дороже. Для необслуживаемых помещений — хладон-125, для помещений с персоналом — хладон-227еа.

Можно ли самостоятельно перезаряжать модули после срабатывания?
Нет. Перезарядка модулей газового пожаротушения — лицензируемый вид деятельности, требующий специального оборудования, обученного персонала и сертифицированного ГОТВ. Баллоны являются сосудами под давлением, подлежащими учёту. Попытка самостоятельной перезарядки нарушает требования безопасности и аннулирует гарантию производителя.

Нужна ли система газового пожаротушения для небольшой электрощитовой в офисном здании?
СП 486.1311500.2020 определяет перечень объектов, подлежащих обязательной защите автоматическими установками пожаротушения. Для рядовых электрощитовых в офисах обязательна автоматическая пожарная сигнализация, установки пожаротушения — по согласованию с органами пожарного надзора в зависимости от категории объекта, этажности, количества людей. Для критически важного оборудования (серверные, ЦОД, телекоммуникации) газовое пожаротушение рекомендуется независимо от нормативных требований для минимизации ущерба.

Газовое пожаротушение в электрощитовых и трансформаторных подстанциях представляет собой комплексное инженерное решение, где ключевые факторы успеха — детальное проектирование с учётом специфики объекта, обеспечение герметичности защищаемых помещений, организация безопасной эвакуации персонала и регулярное техническое обслуживание. Инженер по пожарной безопасности должен рассматривать систему не как формальное выполнение норм, а как реальный инструмент защиты оборудования и людей, где каждый параметр влияет на конечную эффективность.