機電防護與防火防爆　申論題歷屆試題與參考架構

112 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   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）

   （一）耐壓型防爆

   （二）油入型防爆

   （三）本質安全防爆

   （四）填充型防爆

   （五）模鑄耐壓防爆

   （25 分）

   參考架構・破題

   電氣防爆保護型式係依據危險場所劃分與爆炸性環境特性，分別採取耐壓冷卻熄焰、介質物理隔離或限制電氣能量等工程技術，以杜絕電氣火花或表面高溫引燃周遭爆炸性氣體。

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2. 2

   請試述下列名詞之意涵：

   （一）積污導電（6 分）

   （二）水蒸氣爆炸（6 分）

   （三）防火區劃（6 分）

   （四）爆燃（backdraft）（7 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題考查電氣絕緣劣化、物理性熱相變爆炸、建築被動防火區隔以及室內火災燃燒動力學之核心概念，考生須從發生機制、反應歷程及防制重點精確闡述各名詞意涵。

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3. 3

   請說明火災造成之危害為何？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   火災危害涵蓋燃燒產物對人體生理機能之致命衝擊、熱能與火勢對建築結構與生產設施之實體破壞，以及伴隨而生之次生公害與重大營運中斷損失。

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4. 4

   為達國家綠色能源目標，鋰電池已廣泛使用，請以火災之角度敘述鋰電池致災之因素。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   鋰電池火災之核心致災機理在於內部電化學系統失控所誘發之「熱失控」，其誘發機制主要源自機械濫用、電氣濫用、熱濫用以及製造缺陷等多重因素，且燃燒過程具備自釋氧氣、燃速極快與不易撲滅之特性。

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111 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   瞭解機械設備的危險部位或區域為機械安全防護之首要，當作業人員進入危險區域時即可能增加風險而發生職災事故，若能控制機械設備的危害位置，將可建立機械安全防護。請說明一般機械設備的危險部位或區域包含那些？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   機械設備之危險部位與區域係指機械在動能傳遞、物料加工或運轉動作過程中，可能對人體產生剪切、夾捲、碰撞、刺割或衝擊危害之界面，掌握危險區域為實施本質安全化與裝設安全防護裝置之首要基礎。

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2. 2

   電機設備建議裝設感電保護設備以檢出隔離故障點，防止危害擴大並減少損失，請說明電機設備常用之感電保護設備有那些？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   電機設備感電保護設備係藉由快速切斷故障電源、降低電壓至安全限值、實施電氣迴路絕緣隔離或即時監控對地絕緣狀況，以防止故障擴大並保護人身免於直接或間接接觸感電危害。

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3. 3

   （一）依據燃燒四面體理論，請說明其應用於滅火之方式。（10 分）

   （二）請說明乾粉滅火劑（NaHCO3、KCl、ABC 乾粉……等）為何不能撲滅金屬（如鉀、鎂、鋁等金屬）火災？（10 分）

   （三）處理 A 類一般火災之普通可燃物（如木材、塑膠等）的火災，請說明使用水為何比惰性氣體（Inert gas）、泡沫或乾粉都較有效？（10 分）

   （30 分）

   參考架構・破題

   滅火原理本質為破壞燃燒要素之平衡，燃燒四面體理論提供抑制燃燒之四大基本途徑；滅火藥劑之選用必須針對燃燒物之化學活性、燃燒溫度及深層陰燃特性精準匹配，方能有效滅火並避免次生危害。

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4. 4

   請計算乙醇（C2H5OH）之完全燃燒熱，並由 Jones 燃燒界限化學計量公式（Stoichiometric equation）計算乙醇之燃燒上限與下限（假設其值為乙醇 25℃ 之條件值）；請再參照如下 Zabetakis 修正式評估乙醇於 50℃時之燃燒上限與下限值。（25 分）參考公式與條件：

   ⑴Jones 燃燒界限化學計量公式：LFL = 0.55Cst，UFL = 3.5Cst；

   ⑵燃燒界限會受到溫度影響，溫度上升常使爆炸範圍擴大，依據Zabetakis 修正式，可推估燃燒上下限與溫度關係：LFLT=LFL25*[1–(0.75/Hc)*(T–25)] UFLT=UFL25*[1+(0.75/Hc)*(T–25)]其中，LFLT 與 UFLT 分別為物質於 T℃ 之燃燒下限與上限、LFL25與 UFL25 分別為物質於 25℃ 之燃燒下限與上限、Hc :燃燒熱(kcal/mole)；

   ⑶物質生成熱：CO2 = –394 kJ/mol、H2O(l) = –286 kJ/mol、C2H5OH= –228 kJ/mol；

   ⑷1 kcal = 4.18 J；

   ⑸所有數值請四捨五入計算至小數點後一位。

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題是三段串連的計算題：先用赫斯定律（生成熱）求乙醇燃燒熱，再以完全燃燒的化學計量濃度 Cst 套 Jones 公式求 25℃ 的燃燒上下限，最後以 Zabetakis 溫度修正式推估 50℃ 的上下限，並說明溫度上升使爆炸範圍擴大。每一步都要列出公式、代入值、單位與四捨五入結果。

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110 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請說明機械裝置在振動防止、動力遮斷裝置、緊急制動裝置與動力傳動之轉軸有那些法定的安全要求？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   為消減機械運轉引發之職業災害風險，我國職業安全衛生法規針對機械裝置之運轉動態穩定性、危險動能即時切斷、緊急應變煞車制動以及高速旋轉構件之防護隔離，均明定強制性安全防護要求。

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2. 2

   預防感電會將電氣設備接地與加裝漏電斷路器。請說明：

   （一）接地與電流型漏電斷路器可預防感電的原理。（6 分）

   （二）接地又分為系統接地與設備接地，請說明這兩種接地的目的與不同點。（9 分）

   （三）職業安全衛生設施規則第 243 條規範設置漏電斷路器的狀況為何？（6 分）

   （四）依動作時間來區分，請說明漏電斷路器又可以分為那幾型？（4 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   設備接地與漏電斷路器係預防間接接觸感電之雙重核心安全防線，接地建立分流以限制接觸電壓，漏電斷路器則於發生漏電時在短時間內切除電源；法規並對高感電風險作業情境明定強制裝設要件。

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3. 3

   說明與比較下列各組名詞：（每小題 5 分，共 25 分）

   （一）閉鎖與連鎖

   （二）游離輻射之吸收劑量與等效劑量

   （三）傳音性聽力損失與感音性聽力損失

   （四）步間電壓與接觸電壓

   （五）衝剪機械安全裝置之安全一行程式安全裝置與雙手起動式安全裝置

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題橫跨安全控制邏輯、游離輻射防護度量、職業聽力病理學、接地電位安全分析及機械安全防護裝置，各組概念應分別陳述定義內涵、物理作用機制並系統性對比兩者核心差異。

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4. 4

   消防工作上常以水作為滅火藥劑，請回答下列以水作為滅火方法的相關問題：

   （一）請說明水的滅火原理。（12 分）

   （二）請說明消防水滅火的限制。（9 分）

   （三）請說明可以使用消防水霧來撲滅電器火災的原因。（4 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   水因具備高比熱、極大汽化潛熱及環境普遍性，為最基本且高效之滅火劑，其滅火機理兼具物理冷卻、體積膨脹窒息、油水乳化與溶解稀釋；然受限於水之導電性、化學活潑反應與高溫相變特性，在特定火災種類具使用禁忌，惟微米級細水霧可克服電氣導電限制。

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109 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   交流電焊機為利用電弧使金屬熔接之常用設備，因使用不當或未設置自動電擊防止裝置，造成感電傷害事故屢有所聞。請說明電弧如何產生？何種作業使用之交流電焊機應有自動電擊防止裝置？請說明交流電焊機用之自動電擊防止裝置其功能如何發生作用？依照職業安全衛生法，交流電焊機用之自動電擊防止裝置需進行何種管理？（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題四問一路從原理問到法規管理：電弧怎麼來、哪些作業一定要裝、裝置如何動作、職安法如何做源頭管理。每一小題分段作答，最後扣回型式驗證。

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2. 2

   動力衝剪機械依據源頭管理理念該如何進行管理？動力衝剪機械所使用之雙手操作式安全裝置可分為安全一行程式與雙手起動式，請說明該兩種安全裝置應具備之機能？若某一動力衝剪機械裝設安全一行程式安全裝置，其操作至快速停止機構之開始動作時間為120毫秒；快速停止機構開始動作至滑塊等之停止時間為150毫秒，請計算其安全距離（請列出計算式並以毫米單位表示）。（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   先交代職安法的源頭管理架構，再分述兩種雙手操作式安全裝置的機能，最後代入安全一行程式的安全距離公式算出答案。計算題務必列式與單位。

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3. 3

   美國 Walmart 公司曾上法院控告 Tesla 公司，因為 Walmart 公司全美多家門市裝設 Tesla 公司的太陽能板發生火災而燒毀無法營運。臺灣大力推行綠電，鼓勵裝設太陽能發電設備，很多工業廠房裝設也有此風險，請分析太陽能板發生火災之原因？如何預防？（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   太陽光電系統是長期帶電的直流系統，白天無法斷電，加上屋頂設置、維護不易，火災多源於直流電弧與元件劣化。作答以起火原因分類，再對應設計、施工、維運與消防搶救的預防對策。

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4. 4

   2020年發生於臺北市錢櫃 KTV 林森店的建築物火災，造成嚴重傷亡，其中原因之一是未落實施工中消防防護計畫，請詳細說明施工中消防防護計畫項目包括那些？（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   錢櫃林森店火災發生於營業中施工、消防設備遭關閉的情形，凸顯施工期間消防安全的空窗。作答先說明施工中消防防護計畫的法源與時機，再逐項列出計畫內容。

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108 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   （一）除符合國家標準或職業安全衛生相關法令之規定外，請說明機械安全防護物設計之原則。（10 分）

   （二）機械之操作點為高危害處所，請說明機械操作點之安全防護方法。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   兩小題分別考機械安全防護物的設計原則與操作點防護方法。第一小題寫護罩本身該具備什麼性質，第二小題依防護層級列出護圍、安全裝置、進料方式等手段。

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2. 2

   （一）依電氣接地之功能區分，說明電氣接地可分為那兩種？（6 分）

   （二）依用戶用電設備裝置規則之規定，列出第三種接地之適用處所與其電阻值。（14 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   接地依目的分為保護人員的設備接地與穩定系統的系統接地；第二小題要準確寫出第三種接地的適用處所與依對地電壓區分的電阻值。

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3. 3

   請說明物質之燃燒形式並各舉一例。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   燃燒形式依可燃物的狀態（氣、液、固）與燃燒機制區分。作答先按相態分類，每一形式寫定義、機制與實例，最後補充悶燒等特殊型態。

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4. 4

   從事機械之掃除、上油、檢查、修理或調整而有危害之虞時，請說明應採取之措施。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   機械掃除、上油、檢查、修理或調整是捲夾、被切事故的高風險時段，核心原則是停機並防止他人誤啟動（上鎖掛牌），必須運轉時則以護罩或足夠長度的工具隔離。

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5. 5

   使用乾燥設備進行物料之乾燥處理而有火災、爆炸之虞時，請說明應採取之措施。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   乾燥設備的火災爆炸來自乾燥物揮發的可燃性蒸氣、粉塵與加熱熱源的結合。作答從構造、熱源、排氣、溫度管理、電氣與靜電、作業管理與檢查分項說明。

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107 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   （一）何謂閃燃（flashover）？（5 分）

   （二）請繪出火災發展階段圖，並圈點出閃燃發生處。（10 分）

   （三）以燃燒四面體比較閃燃（flashover）與閃火（flash fire）之差異。（5 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   閃燃是室內火災由局部燃燒轉為全室燃燒的轉折點；閃火則是可燃性蒸氣雲被點燃後的瞬間火焰傳播。作答先定義，再畫火災發展曲線標出閃燃，最後以燃燒四面體逐項比較兩者。

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2. 2

   （一）勞動部於中華民國 107 年 7 月 1 日訂定何項設施列入職業安全衛生法第 8 條第 1 項之型式驗證？（5 分）

   （二）請圖解說明上述裝置之原理。（10 分）

   （三）對於型式驗證，因產品構造規格特殊致驗證有困難時，應如何處理？（5 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題所指為交流電焊機用自動電擊防止裝置，自 107 年 7 月 1 日起列入型式驗證。作答依序寫出裝置名稱、以方塊圖說明動作原理，再說明構造規格特殊時的驗證處理方式。

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3. 3

   （一）工業中常見以 N2 作為迫淨與防火應用，但為何滅火器材中卻常見以CO2 為滅火劑，當中有何考量？（12 分）

   （二） N2 與 CO2 較不適合使用於何種類型之火災？請論述其不適合之原因。（8 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   氮氣與二氧化碳都是惰性窒息型氣體，但製程迫淨講求便宜量大、可現場產製，滅火器材則講求儲存密度與滅火效率。第二小題要點出兩者共同的限制：金屬火災與深層火災。

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4. 4

   工程中常見移動式起重機從事吊掛作業，請說明移動式起重機安全裝置之種類及其功能。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   移動式起重機吊掛作業的主要災害是翻覆、吊物掉落、伸臂折損與過捲撞擊。作答時先點出災害型態，再依「防過載、防過捲、防翻覆、防脫落、警報與緊急停止」分類說明各安全裝置及其功能，會比單純列清單更有條理。

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5. 5

   某混合性化學物質其成分如下，請問每小時使用 3 公升之混合性化學物質於密閉空間時，為控制爆炸下限低於 10%，最低之通風量應為何？（其餘條件皆不考慮，如密度、溫度、壓力及安全係數等） （20 分）成分 百分比 分子量 爆炸下限A 30% 92 g/mol. 5.2% B 28% 106 g/mol. 2.9% C 17% 88 g/mol. 3.7% D 25% 18 g/mol. 無爆炸特性

   （20 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

105 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請說明機械防護方式中，連鎖法之條件及各式連鎖法作用之原理。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   連鎖式護罩（interlocking guard）是把護罩的開閉狀態與機械動力或控制系統連動，使人員在危險運動存在時無法接觸危險點。作答分兩大段：先寫連鎖法應具備的條件，再依連鎖方式說明作用原理。

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2. 2

   請說明從事觸及低壓電作業時，引起觸電災害的原因及防止誤觸低壓電引起感電之對策。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   低壓電因電壓不高常被輕忽，但感電電流大小取決於電壓與人體阻抗，在潮濕、出汗、接觸面大時，低壓仍足以致命。作答先分析觸電原因（設備面、環境面、人員面、管理面），再提出對應的工程與管理對策。

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3. 3

   洩爆設計是在化工廠製程設備中常採用的火災爆炸危害消減設計方法之一，請說明其裝置種類和相關設計應注意事項以及不適用在何種設備。（30 分）

   （30 分）

   參考架構・破題

   洩爆（explosion venting）是讓設備在內部爆燃壓力尚未超過容器強度前，經由預設的開口把壓力、火焰與未燃物導向安全處，使「爆炸後壓力」低於設備可承受強度。屬於爆炸後果減緩的被動防護，作答分三段：裝置種類、設計注意事項、不適用場合。

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4. 4

   已知某種具有下表化學成分混合之天然氣的燃燒下限為 4.52%，請根據 Le Chatelier’s Equation 計算出該天然氣中的 CH4 和 C2H6 的體積百分比，（10 分）以及該混合氣和空氣完全燃燒所需的理論空氣量。 （20 分）某可燃性氣體之燃燒上限與燃燒下限表氣體 體積百分比（%） 燃燒下限（空氣中百分比） 燃燒上限（空氣中百分比）CH4 未知 5.0 15.0 C2H6 未知 3.2 12.5 C3H8 4 2.2 9.5 C4H10 2 1.9 8.5

   （30 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

104 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   某從事石油產品之裂解反應之石化工廠之工作場所，已通過危險性工作場所評估後，經過五年時間，將採取那些措施以符合法令要求？其製程安全評估報告應具有那些項目並說明之。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   從事石油產品裂解反應的工作場所屬法定應定期實施製程安全評估的場所，也是危險性工作場所甲類。題目問兩件事：通過審查後滿五年要做什麼，以及製程安全評估報告的內容。作答先交代法源，再分兩段回答。

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2. 2

   依據「機械設備器具安全標準」之規定，圓盤鋸應於明顯易見處標示那些事項？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   圓盤鋸屬應實施型式驗證或符合安全標準的機械，標示的目的是讓使用者辨識製造來源、正確選用鋸片與轉速，避免鋸片破裂飛散與超速使用。作答依「機械本體標示」與「相關安全裝置、鋸片的配合」分層列出，並說明每項標示的安全意義。

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3. 3

   雇主對於經中央主管機關指定具有危險性之機械或設備，非經勞動檢查機構或中央主管機關指定之代行檢查機構檢查合格，不得使用；其使用超過規定期間者，非經再檢查合格，不得繼續使用。應檢查項目分別為何？以「鍋爐」為例，若在鍋爐的生命週期中，應搭配檢查項目為何並說明之。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考危險性機械設備的「檢查制度」：先依職業安全衛生法第 16 條說明檢查合格才能使用的原則，再分別列出危險性機械與危險性設備的檢查種類，最後以鍋爐的生命週期（設計製造→設置→使用→變更→停用再用）串起各項檢查。

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4. 4

   雇主為防止電氣災害，應依何種規定辦理？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考職業安全衛生設施規則中「雇主為防止電氣災害，應依下列規定辦理」的條文內容，屬法條背誦題。作答先交代法源層次，再依「人員資格、設備裝置、作業管理、場所管理、器具管理」分類列出要點，比逐條硬背更好得分。

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5. 5

   危險性工作場所，非經勞動檢查機構審查或檢查合格，事業單位不得使勞工在該場所作業，請說明危險性工作場所。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   危險性工作場所是指製程或工程本身潛藏重大災害風險、須事前審查或檢查合格才能使勞工作業的場所。作答先寫法源（勞動檢查法第 26 條），再依危險性工作場所審查暨檢查辦法的甲、乙、丙、丁四類說明範圍，最後說明審查或檢查應附資料。

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102 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   依消防法第 13 條：「一定規模以上供公眾使用建築物，應由管理權人，遴用防火管理人，責其製定消防防護計畫，報請消防機關核備，並依該計畫執行有關防火管理上必要之業務。…」其中消防防護計畫的內容應包含那些項目？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   消防防護計畫是供公眾使用建築物防火管理的核心文件，由防火管理人製定、管理權人核定後報消防機關核備。題目只問內容項目，作答依消防法施行細則所列事項逐項列出，並各補一句說明，即可拿分。

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2. 2

   說明沸騰液體氣化膨脹爆炸引發的步驟？若當中涉及物理性與化學性的爆炸，說明其中那一個過程是涉及到物理性的爆炸？那一個過程是涉及到化學性的爆炸？（10 分）

   （10 分）

   參考架構・破題

   沸騰液體氣化膨脹爆炸（BLEVE）是儲存液化氣體的容器因外部受熱而破裂，過熱液體瞬間沸騰氣化所引起的爆炸。答題依時間順序寫出步驟，再明確指出哪一段是物理性爆炸、哪一段是化學性爆炸。

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3. 3

   試說明化工廠製程中，爆炸危害削減的設計有那些？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   化工廠爆炸危害削減設計可分「預防爆炸發生」與「減緩爆炸後果」兩大層次，前者從本質安全與消除爆炸三要素著手，後者以洩爆、抑爆、隔離、圍阻與佈置減少損害。依此架構分類作答，最能展現系統性。

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4. 4

   靜電放電導致火災及爆炸之發生需要同時符合那些條件？（10 分）

   （10 分）

   參考架構・破題

   靜電引燃屬「點火源」問題，必須電荷產生、累積、放電與可燃環境四個環節同時成立才會造成火災爆炸；答題時依序說明各條件，最後點出「破壞任一條件即可預防」。

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5. 5

   勞工在高壓電塔工作遭到電擊時，僅兩腿受到嚴重的灼傷，請說明原因為何（2 分）？另外說明一般導致人體會被電擊的條件為何（6 分）？並依對人體的影響，將流經人體的電流分類且說明之（12 分）。六、試說明機械防護的原理為何？（20 分）

   （40 分）

   參考架構・破題

   本題合併兩部分：前段為感電（高壓電塔跨步電壓、感電條件、電流對人體效應分類），後段（原卷第六題）為機械防護原理。宜依配分分段作答，感電部分以電流路徑與電流大小為主軸，機械防護以「隔離、停止、距離」等原理為主軸。

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其他等別的「機電防護與防火防爆」

• 機電防護與防火防爆（高考三級）（44 題）