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高考申論題 112年 [職業安全衛生] 機電防護與防火防爆

第 一 題

📖 題組:
電氣防爆之設計有多種保護型式,請舉出下列設計之防爆原理:(每小題 5 分,共 25 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

耐壓型防爆

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看到「耐壓防爆(Ex d)」這類題型,應立即聯想其兩大核心物理機制:「外殼耐壓(承受內部爆炸)」與「接合面熄火(冷卻效應防止火焰蔓延)」。作答時務必點出『安全間隙』與『冷卻降溫至發火點以下』這兩個工程設計關鍵字。

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「耐壓型防爆構造」(防爆防護型式代號:Ex d)之防爆原理主要基於「內部爆炸容忍」與「外部引燃防止」兩大核心物理機制,其工程控制原理如下: 一、承受內部爆炸壓力(機械防護): 將電氣設備中可能產生火花、電弧或危險高溫的零組件,封裝於具備高機械強度的金屬外殼內。當外部爆炸性氣體滲入設備內部並被引燃發生爆炸時,該外殼的結構強度足以承受內部爆炸所產生的最大壓力(實務測試通常需承受設計壓力之1.5至4倍以上)而不致發生破裂或永久變形。

小題 (二)

油入型防爆

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看到「油入型防爆」時,應直覺聯想到「隔離」與「冷卻」兩大防爆物理機制。思考如何透過絕緣油將潛在的點火源(電弧、火花)與外部的爆炸性氣體環境隔絕,並結合防爆構造代號(Ex o)及其應用特性進行層次性論述。

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【破題】油入型防爆(Oil-immersion type,防爆構造代號:Ex o)之核心原理在於「物理隔離」與「冷卻熄弧」。 【論述】 一、防爆原理

小題 (三)

本質安全防爆

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看到「本質安全防爆」,應立即聯想「限制能量」與「最小點火能 (MIE)」的關聯。解題時需切分「正常運作」與「故障狀態」兩種情境,並強調其不依賴防護外殼,而是從源頭消除點火源,為唯一適用於最危險區域(Zone 0)之防爆型式。

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【破題】 本質安全防爆(Intrinsic Safety,防爆構造代號 Ex i)之核心理念為「限制能量」,使其在任何情況下皆無法達到引燃爆炸性物質的條件。 【論述】

小題 (四)

填充型防爆

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考生看到「填充型防爆」,應立刻聯想到防爆構造代號「Ex q」及「固體顆粒(如石英砂)填充」。答題核心需扣緊「隔離爆炸性氣體」、「限制火焰傳播(熄火)」與「冷卻降溫」三大物理防護機制,並簡要說明其適用設備以展現實務素養。

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「填充型防爆(Powder filling,代號為 Ex q)」指利用粉末狀或顆粒狀固體填充物(如石英砂、玻璃珠等),將電氣設備中可能產生電弧、火花或高溫的帶電部件完全包覆之防爆技術。 其防爆原理特徵包含: (1) 隔離作用:將潛在點火源深埋於填充物中,防止外部爆炸性氣體或蒸氣滲入內部並接觸點火源。

小題 (五)

模鑄耐壓防爆

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看到「模鑄」應立刻聯想到防爆電氣設備中的「模鑄防爆構造(Type m)」。解題核心在於「實體隔離」,請點出使用樹脂等化合物包覆點火源,切斷「火三角」中的可燃物接觸途徑,並務必提及外部表面溫度的控制原則。

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【破題】 此題所指為電氣防爆標準中的「模鑄防爆構造(Encapsulation,構造代號:m)」,其核心防爆機制為「實體隔離」,藉由封裝技術破壞燃燒與爆炸的必要條件。 【論述】

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