112 地方特考三等 職業安全衛生類科 機電防護與防火防爆 考古題詳解

核心觀念

本題考查電氣設備在爆炸性氣體環境中的防爆保護原理。作答時要抓住兩個問題：設備如何避免引燃爆炸性氣體，以及設備內部若發生電弧或爆炸，如何避免火焰傳到外部。

各型式常以 IEC 60079 系列的代號表示：耐壓型為 Ex d、油入型為 Ex o、本質安全型為 Ex i、填充型為 Ex q、模鑄型為 Ex m。這些代號有助於辨認保護方法，但作答重點是說明其作用機制。

解題方法

可依防護方式分類記憶：

• 耐壓型：容許外殼內發生爆炸，靠外殼承受壓力並阻止火焰外傳。
• 油入型、填充型、模鑄型：以油、惰性固體填料或絕緣化合物隔開可能產生電弧、火花或高溫的部位。
• 本質安全型：從電路能量著手，將可能釋出的電能限制在不足以引燃爆炸性氣體的範圍。

各型式防爆原理

（一）耐壓型防爆（Ex d）

將可能產生電弧、火花或高溫的電氣元件裝設於具有足夠機械強度的外殼內。即使爆炸性氣體進入外殼，並在殼內被引燃，外殼仍須承受內部爆炸壓力；外殼接合處的間隙則使逸出的燃燒氣體冷卻，避免火焰傳播至外部爆炸性氣體。

**重點：**耐壓型不是阻止殼內爆炸，而是承受爆炸並阻止其引燃外部環境。

（二）油入型防爆（Ex o）

將可能產生電弧、火花或危險高溫的部分浸入具絕緣性質的保護液體，通常為油，使該部分與外部爆炸性氣體隔離，降低其引燃外部氣體的可能性。

**重點：**以保護液體隔離可能引燃的部位；設備須維持規定的液位及保護狀態。

（三）本質安全防爆（Ex i）

藉由限制電氣迴路的電壓、電流及可儲存能量，使設備在正常運轉及規定的故障條件下，即使產生電火花或高溫，也不足以引燃周圍的爆炸性氣體。設計時須考慮電路中的電容、電感等儲能元件，因其儲存的能量也可能在故障時釋出。

**重點：**從電路本身限制引燃能量，不以強化外殼承受爆炸為主要手段。

（四）填充型防爆（Ex q）

核心觀念

本題考查電氣火災、爆炸危害與建築防火的基本名詞。作答時應先說明現象如何形成，再指出主要危害或防護功能。涉及法規時，以下以命題當年（民國 112 年）法規為準。

解題方法與名詞說明

（一）積污導電（6 分）

積污導電是指灰塵、毛髮等污物長期附著在插頭、插座或其他絕緣物表面，吸收空氣中的水氣後，表面電阻降低，於原本應保持絕緣的帶電部位之間形成漏電流通路的現象；又稱沿面漏電。

漏電流雖未必大到使過電流保護裝置跳脫，卻會持續產生焦耳熱與局部放電，造成絕緣材料劣化、碳化或起火，進而引燃周遭可燃物。常見於長時間插著而未清潔的插頭與插座，尤其是潮濕、多塵的場所。

（二）水蒸氣爆炸（6 分）

水蒸氣爆炸是水或含水物質突然接觸高溫熔融物等熱源，水在極短時間內大量汽化，體積急遽膨脹，因而產生爆炸性壓力與噴濺的現象。以常壓下水由液態變為水蒸氣為例，體積約膨脹至原來的 1,700 倍；實際危害程度還會受溫度、壓力、接觸狀況及空間限制影響。

例如爐渣或熔融金屬遇到積水、潮濕金屬碎屑中的水分，可能瞬間汽化，將熔融物與高溫物料噴散，造成灼傷、設備損壞及火勢擴大。防範重點是保持熔融物作業區乾燥，確認爐料、工具及周邊無水分，並避免水進入高溫熔融物區域。

（三）防火區劃（6 分）

防火區劃是以具規定耐火性能的牆壁、樓板及防火設備等，將建築物分隔成不同區域的設計措施。區劃的目的在於限制火災與煙熱向其他區域蔓延，爭取人員避難及消防搶救時間，並降低火災造成的生命財產損失。

核心觀念

本題考查火災對人員、建築物、設備及營運所造成的主要危害。作答時可從「熱、煙、燃燒產物、火勢蔓延與次生事故」整理；題目未指定特定火災類型，故以一般建築與作業場所火災說明。

解題方法

以危害來源分類，並說明各來源造成的傷害或損失：

1. 高溫與熱輻射：火焰、熱氣及熱輻射可造成皮膚灼傷、熱衰竭或熱中暑，也會使建築構件、機械設備及電線受熱損壞。
2. 煙與能見度降低：燃燒產生的煙霧會刺激眼睛及呼吸道；濃煙遮蔽逃生方向，增加逃生困難、跌倒或受困風險。
3. 有毒及窒息性燃燒產物：不完全燃燒可能產生一氧化碳等有毒氣體；燃燒消耗氧氣，也可能造成缺氧。吸入後可引發中毒、意識喪失，嚴重時致死。

核心觀念

本題考查鋰電池發生火災的起因，以及起火後為何容易擴大、爆燃或復燃。作答主軸是：電池受電氣、機械或熱因素損害後，可能發生內部短路與熱失控；熱失控會持續放熱並釋出可燃氣體，進而引燃或爆炸，也可能逐顆蔓延。

鋰電池泛指鋰離子電池與鋰金屬電池；常見消費性電子產品及電動車採用的多為鋰離子電池。討論致災因素時，應從「誘發原因」及「火災擴大條件」兩方面說明。

解題方法

依照火災發展順序作答：先交代電池為何受損或過熱，再說明熱失控如何產生火焰與爆炸危害，最後補充電池組的連鎖反應及復燃風險。可分成以下四類：

1. **電氣因素：**過充、過放、短路、充電器或電池管理系統（BMS）故障、電芯製造瑕疵等，可能使電池異常發熱、產生內部短路或引發放熱反應。
2. **機械因素：**碰撞、穿刺、擠壓、跌落或變形，可能破壞電池內部隔離結構，使正負極接觸而短路。
3. **熱因素：**外部火源、高溫環境、散熱或冷卻失效，以及充放電時的熱量累積，都會提高電池溫度，促使內部材料分解並加速放熱。
4. **材料與系統因素：**電解液具有可燃性且易揮發；電池能量密度高，電池組又包含多個緊密排列的電芯。單一電芯熱失控所釋出的熱量，可能傳至鄰近電芯，造成連鎖熱失控。

火災致災機制與危害