Газовое пожаротушение для солнечных электростанций: защита инверторных и трансформаторных помещений

Инверторные контейнеры и трансформаторные помещения СЭС требуют применения газовых огнетушащих веществ (ГОТВ), поскольку порошковые и водяные системы неприменимы из-за электропроводности воды и загрязнения электроники порошком. Современные ГОТВ — хладон 227еа, Novec 1230 (ФК-5-1-12) и инертные смеси — обеспечивают подавление горения за 10–60 секунд без повреждения дорогостоящего оборудования. Для инженеров-проектировщиков ключевым вызовом становится учёт специфики СЭС: постоянная генерация тока солнечными панелями даже при отключённом инверторе, наличие литий-ионных накопителей и высокие требования к герметичности помещений.

Почему солнечные электростанции уязвимы для пожаров?

Инверторные и трансформаторные помещения СЭС концентрируют основные пожарные риски всей станции. Мировая статистика фиксирует более 1000 инцидентов на солнечных электростанциях ежегодно, при этом 38% пожаров вызваны дуговыми разрядами на стороне постоянного тока, а 29% — перегревом модулей. Российские данные подтверждают общую тенденцию: короткие замыкания становятся причиной 43,3% пожаров в электроустановках, перегрев от внешних источников — ещё 33,5%.

Инверторные помещения характеризуются классами пожаров А (твёрдые горючие материалы — изоляция, платы) и Е (электрооборудование под напряжением). Категория помещения по взрывопожарной опасности — В4, класс зоны П-IIа согласно ФЗ-123. Особую опасность представляет постоянная генерация тока: солнечные панели продолжают вырабатывать электроэнергию при дневном свете даже после отключения инвертора, что делает полное обесточивание невозможным без физического разрыва DC-цепей.

Трансформаторные помещения добавляют к классам А и Е также класс В — горение жидкостей, поскольку масляные трансформаторы содержат сотни литров горючего диэлектрика. Категория — В3, что требует повышенных мер защиты. При проектировании системы пожаротушения для трансформаторных помещений СЭС необходимо учитывать напряжение до 10–35 кВ и риск взрывообразного вскипания трансформаторного масла.

Совет от Олега Скотникова, эксперта по газовому пожаротушению: При проектировании газового пожаротушения для инверторных контейнеров СЭС всегда закладывайте в проект дублирующую систему отключения DC-контуров. Стандартная автоматика инвертора может оказаться заблокированной при пожаре, а панели продолжат генерировать напряжение до 1000 В постоянного тока.

Какие нормативные документы регулируют проектирование?

Проектирование газового пожаротушения для объектов энергетики регламентируется актуализированными сводами правил, вступившими в силу с 2021 года и получившими существенные изменения в 2025–2026 годах. Основополагающим документом является СП 485.1311500.2020 «Системы противопожарной защиты. Установки пожаротушения автоматические», который заменил соответствующие разделы СП 5.13130.2009. С 1 января 2026 года действует Изменение №1 (Приказ МЧС от 15.12.2025 № 1196), содержащее 54 страницы корректировок требований.

Интеграция с системами обнаружения регулируется СП 484.1311500.2020 (Изменение №1 от 27.03.2025), а требования к оповещению — новым СП 3.13130.2024, заменившим документ 2009 года. Электрооборудование систем противопожарной защиты регламентирует СП 6.13130.2021, находящийся в процессе актуализации — объём нового документа увеличится втрое с существенным ужесточением требований к кабельным линиям.

Перечень объектов, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения, определяет СП 486.1311500.2020 с Изменением №1 от 16.05.2025. Общие технические требования к газовым установкам устанавливает ГОСТ Р 50969-96 (с изменениями 2014 года), а к модулям и батареям — ГОСТ Р 53281-2009. Федеральный закон №123-ФЗ в редакции от 25.12.2023 определяет базовые требования; очередные изменения (ФЗ от 31.07.2025 № 304-ФЗ) вступят в силу с 1 марта 2026 года.

Важным аспектом для российского рынка стало лицензирование ввоза гидрофторуглеродов с октября 2024 года, что привело к росту цен на хладоны в 2–3 раза и стимулировало переход на отечественные аналоги ФК-5-1-12.

Как эволюционировали системы пожаротушения для электроустановок?

Газовое пожаротушение прошло путь от экспериментальных систем на углекислоте до высокоэффективных установок на озонобезопасных хладонах нового поколения. Первая автоматическая установка газового пожаротушения в СССР была смонтирована в 1939 года для защиты турбогенератора ТЭЦ. До 1990-х годов основными ГОТВ являлись углекислота и бромсодержащие хладоны 13В1, 12В1, однако подписание СССР Монреальского протокола в 1987 году предопределило отказ от озоноразрушающих веществ.

Порошковые системы, активно развивавшиеся в 1960-х годах для специальных применений (включая тушение натрия на АЭС), оказались неприменимы для защиты электроники из-за трёх критических недостатков. Порошок образует трудноудаляемую плёнку на компонентах, вызывает коррозию металлических поверхностей при несвоевременном удалении и обладает низкой охлаждающей способностью — реальный эффект составляет лишь 10–20% тепла очага, что допускает повторные вспышки.

Водяные системы исключены для электрооборудования под напряжением из-за электропроводности воды, риска электрической дуги и гарантированного вторичного ущерба. Исключение составляют системы тонкораспылённой воды для установок до 1000 В, однако они требуют сложной инженерной проработки.

Современные газовые системы решают все перечисленные проблемы: ГОТВ диэлектричны, проникают через вентиляционные отверстия внутрь корпусов, не оставляют остаточных следов и подавляют горение за 10–40 секунд. Переход на хладоны нового поколения (227еа, 125) и фторкетон ФК-5-1-12 завершился к 2010-м годам.

Какие газовые огнетушащие вещества применимы для СЭС?

Выбор ГОТВ для солнечных электростанций определяется четырьмя факторами: безопасностью для персонала, диэлектрическими свойствами, экологическими характеристиками и стоимостью владения. На российском рынке доступны сжиженные газы (хладоны, фторкетон) и сжатые инертные смеси, каждая группа имеет свои преимущества и ограничения.

Novec 1230 (ФК-5-1-12) — фторированный кетон, обладающий минимальной огнетушащей концентрацией 4,2–5,4% среди всех ГОТВ, что позволяет использовать компактные модули. Безопасная концентрация NOAEL достигает 10%, обеспечивая коэффициент безопасности более 2,4. Потенциал глобального потепления GWP равен 1 (для сравнения: у хладона 227еа — 2900), время жизни в атмосфере — 3–5 дней. Вещество допущено для тушения оборудования под напряжением до 48 кВ и не подпадает под ограничения Кигалийской поправки к Монреальскому протоколу. После применения санкционных ограничений на поставки оригинального Novec 1230 российский рынок перешёл на отечественные аналоги (Sineco 1230).

Хладон 227еа (гептафторпропан) остаётся наиболее распространённым ГОТВ благодаря соотношению эффективности и стоимости. Огнетушащая концентрация — 7,2%, безопасная концентрация — 10,5%, коэффициент безопасности 1,25 позволяет применение в помещениях с периодическим пребыванием персонала. Время выпуска 95% массы — не более 10 секунд. Термическая стабильность до 600°C исключает образование токсичных продуктов разложения при штатных концентрациях.

Хладон 125 (пентафторэтан) — вариант для автоматизированных помещений без постоянного пребывания людей. Огнетушащая концентрация 9,8% превышает безопасную концентрацию NOAEL (7,5%), коэффициент безопасности составляет 0,76, что требует обязательной эвакуации до срабатывания. Преимущество — максимальная термическая стабильность среди хладонов (до 900°C) и производство в России.

Хладон 13В1 (бромтрифторметан) полностью запрещён в России с 1994 года согласно требованиям Монреальского протокола из-за озоноразрушающего потенциала ODP=10–16. Использование в проектах недопустимо.

Инертные газы IG-541 (Инерген), IG-55 (Аргонит), IG-100 (азот) отличаются нулевыми ODP и GWP, полной экологической безопасностью. Огнетушащие концентрации составляют 34–38%, что требует значительного объёма баллонов и высокого давления хранения (200–300 бар). Время выпуска — до 60 секунд. Применение оправдано при наличии места для размещения баллонных станций и повышенных экологических требованиях.

Сравнительные характеристики ГОТВ для СЭС

Чем отличается проектирование для инверторных и трансформаторных помещений?

Инверторные и трансформаторные помещения СЭС требуют дифференцированного подхода к проектированию газового пожаротушения из-за различий в классах пожаров, типичных объёмах и режимах присутствия персонала. Таблица ниже систематизирует ключевые отличия.

Сравнение требований к проектированию

Для инверторных помещений применяются компактные модульные системы на Novec 1230 или хладоне 227еа, обеспечивающие быстрое (до 10 секунд) заполнение небольшого объёма. Обязательна интеграция с системой отключения DC-контуров и аспирационными или дымовыми извещателями. Параметр негерметичности δ должен составлять не более 0,001–0,0055 м⁻¹ в зависимости от типа ГОТВ, что требует тщательной герметизации контейнеров.

Трансформаторные помещения из-за увеличенных объёмов и наличия горючего масла часто требуют централизованных систем с несколькими направлениями. При объёмах свыше 300–500 м³ целесообразно рассмотреть комбинированные решения: газовое пожаротушение для основного объёма и тонкораспылённая вода для локальной защиты маслонаполненных трансформаторов. Обязательны клапаны сброса избыточного давления увеличенного сечения.

Совет от Олега Скотникова, эксперта по газовому пожаротушению: При расчёте массы ГОТВ для трансформаторных помещений не забывайте учитывать объём кабельных каналов и приямков — они часто составляют 15–20% дополнительного защищаемого пространства, не очевидного на первом этапе проектирования.

Как интегрировать газовое пожаротушение с другими системами?

Эффективность газового пожаротушения напрямую зависит от корректной интеграции с автоматической пожарной сигнализацией (АПС) и системой оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ). Алгоритм работы регламентируется СП 485.1311500.2020 и включает строгую последовательность: обнаружение пожара — запуск оповещения — задержка пуска — отключение вентиляции — выпуск ГОТВ — удержание концентрации.

Задержка пуска составляет не менее 10 секунд и должна обеспечивать полную эвакуацию персонала, отключение приточно-вытяжной вентиляции и закрытие противопожарных клапанов. Внутри защищаемого помещения устанавливаются световые табло «ГАЗ! УХОДИ!», снаружи у входа — «ГАЗ! НЕ ВХОДИ!». Звуковые оповещатели должны иметь тон, отличающийся от других сигналов объекта. Независимо от значений коэффициента безопасности, присутствие персонала в помещении при выпуске ГОТВ недопустимо — эвакуация обязательна во всех случаях.

При открытии дверей в защищаемое помещение автоматика переводится в режим «Автоматика отключена» для предотвращения случайного выпуска ГОТВ при присутствии персонала. Время удержания огнетушащей концентрации должно составлять не менее 15 минут, включение вытяжной вентиляции допускается не ранее 10 минут после начала выпуска. Контроль концентрации ГОТВ осуществляется газоанализатором для определения момента безопасного входа в помещение.

Электроприёмники систем противопожарной защиты относятся к первой категории надёжности и требуют двух независимых источников питания согласно СП 6.13130.2021. Кабельные линии должны сохранять работоспособность в условиях пожара, применение УЗО в цепях питания электроприёмников СПЗ запрещено.

Совет от Олега Скотникова, эксперта по газовому пожаротушению: Обязательно предусмотрите в проекте газоанализатор для контроля концентрации ГОТВ после выпуска. Без объективного контроля невозможно определить момент безопасного входа в помещение и эффективность удержания концентрации.

Что учитывать при проектировании для солнечных электростанций?

Специфика солнечных электростанций требует учёта факторов, не характерных для традиционных энергообъектов. Постоянная генерация тока солнечными панелями в светлое время суток создаёт риск продолжения горения даже после отключения инвертора. Система пожаротушения должна интегрироваться с устройствами разрыва DC-цепей, обеспечивающими физическое размыкание контуров. Без такой интеграции эффективность тушения снижается, поскольку дуговой разряд может возобновиться после подавления пламени.

Литий-ионные системы накопления энергии (BESS) представляют дополнительный вызов. Термический разгон аккумуляторов требует специализированных решений — стандартное газовое пожаротушение может оказаться недостаточным. Необходимо рассматривать комбинированные системы с применением систем охлаждения и изолирования повреждённых модулей. Проектирование защиты BESS требует консультации с производителями аккумуляторных систем и учёта их рекомендаций.

Контейнерное исполнение инверторных помещений накладывает жёсткие ограничения на размещение оборудования пожаротушения. Модули должны размещаться с учётом габаритов контейнера, а трубопроводы — проходить через герметичные вводы. Климатические условия эксплуатации требуют применения модулей с расширенным температурным диапазоном (от -40 до +50°C), что влияет на выбор ГОТВ и конструкцию запорно-пусковых устройств.

Герметичность помещений — критический фактор для газового пожаротушения. Параметр негерметичности согласно СП 485.1311500.2020 должен соответствовать типу применяемого ГОТВ. Инверторные контейнеры обычно обладают достаточной герметичностью благодаря заводскому изготовлению, однако вводы кабелей и вентиляционные отверстия требуют дополнительной герметизации. Трансформаторные помещения часто нуждаются в установке уплотнителей на дверях и герметизации кабельных проходок.

Автоматика управления вентиляцией должна учитывать специфику СЭС. При обнаружении пожара приточно-вытяжная вентиляция отключается, противопожарные клапаны закрываются. После выпуска ГОТВ система вентиляции остаётся выключенной в течение времени удержания концентрации (минимум 10 минут), затем включается вытяжная вентиляция для удаления газа. Автоматическое включение приточной вентиляции до полного удаления ГОТВ недопустимо.

Удалённое расположение солнечных электростанций создаёт дополнительные требования к надёжности систем. Увеличенное время прибытия аварийных служб требует обеспечения автономности систем пожаротушения и дублирования критических компонентов. Система должна функционировать без вмешательства персонала и обеспечивать передачу сигналов тревоги на диспетчерский пункт.

Нормативная база для солнечных электростанций продолжает развиваться. Актуальные требования необходимо уточнять в действующих редакциях нормативных документов на момент проектирования. Согласование проектной документации с органами государственного пожарного надзора рекомендуется проводить на ранних стадиях проектирования для выявления специфических требований конкретного региона.

Практические аспекты реализации проектов

Стоимость системы газового пожаротушения для типового инверторного контейнера СЭС (объём 30–40 м³) определяется выбором ГОТВ и конфигурацией системы. Применение Novec 1230 требует меньшей массы вещества благодаря низкой огнетушащей концентрации, что компенсирует более высокую стоимость самого ГОТВ компактностью модулей. Хладон 227еа обеспечивает баланс стоимости и эффективности для большинства применений. Инертные газы целесообразны при объёмах свыше 100 м³ и наличии пространства для размещения баллонной станции.

Монтаж системы в контейнерных инверторных помещениях осуществляется на заводе-изготовителе контейнеров или на площадке СЭС. Заводская установка обеспечивает лучшую интеграцию с электрооборудованием и герметизацию вводов, но требует координации между производителем контейнеров и поставщиком системы пожаротушения. Монтаж на площадке даёт большую гибкость, однако усложняет обеспечение герметичности.

Техническое обслуживание систем газового пожаротушения регламентируется ГОСТ Р 50969-96 и включает ежеквартальные осмотры, ежегодные проверки и перезарядку модулей каждые 10 лет. Для удалённых объектов целесообразно предусмотреть систему дистанционной диагностики, передающую данные о состоянии системы на диспетчерский пункт. Контроль массы ГОТВ в модулях осуществляется взвешиванием — потеря более 5% массы требует перезарядки.

Обучение персонала СЭС работе с системой газового пожаротушения обязательно и включает изучение алгоритма срабатывания, порядка эвакуации, действий при ложном срабатывании и процедур восстановления системы после выпуска ГОТВ. Персонал должен понимать опасность присутствия в помещении при выпуске газа независимо от типа применяемого ГОТВ.

Документация проекта включает пояснительную записку с обоснованием выбора ГОТВ и типа системы, расчёт массы ГОТВ с учётом объёма помещения и негерметичности, структурные и принципиальные схемы, спецификацию оборудования, инструкции по эксплуатации. Проект согласовывается с заказчиком, проектными организациями смежных систем (электроснабжение, вентиляция, АПС) и органами государственного пожарного надзора согласно установленному порядку.