為防止靜電發生放電時引火造成火災，請問下列有關靜電災害之防止對策何者錯誤？

本題考點

靜電災害的防止對策——關鍵在讓電荷有路徑洩放,而非阻斷導電。

正解理由

靜電火災的成因是電荷在絕緣物體上不斷累積,電位升高至足以擊穿空氣時產生火花放電,若周遭存在可燃性蒸氣或粉塵便引燃起火。因此各項對策的共同邏輯都是降低電荷累積速率或提高洩放速率,包括接地與等電位連結、改用導電性或抗靜電材料、塗布除電劑降低表面電阻、提高環境濕度、以離子風中和,以及降低流速與摩擦。改用塑膠管件正好相反,是四者中唯一的錯誤對策,故選 C。

逐項排除

1. (A)

   正確。導電性材料製成的零件與器具可使電荷即時流散,不致在局部累積成高電位。

2. (B)

   正確。除電劑(抗靜電劑)可吸附水分並降低材料表面電阻率,使既生電荷得以緩慢洩放。

3. (C)

   錯誤,為本題應選者。塑膠屬高電阻絕緣材,以其取代金屬並刻意防止導電,等於切斷電荷洩放路徑,反而累積出更高電位。

4. (D)

   正確。接地是最基本且最有效的對策,把導體上的電荷直接導入大地,維持在接近零電位。

記憶點

靜電的產生機制在火災學裡常分成幾類:兩種材質接觸後分離的摩擦帶電與剝離帶電、液體在管內流動並與過濾器摩擦的流動帶電、液體或粉體自噴嘴高速噴出的噴出帶電,以及粉粒在槽內沉降時的沉降帶電。共同特徵是電荷產生速率與接觸面積、分離速度、流速成正比,所以裝卸油品限制流速、粉體輸送避免高速氣送,都是從源頭減量的思路。

放電型態決定引燃能力。金屬導體對地放電屬火花放電,能量集中,最容易引燃;絕緣體表面的刷形放電能量分散,約可達數毫焦耳,足以引燃氣體但未必引燃粉塵;高絕緣薄膜兩面異性帶電時可能出現傳播型刷形放電,能量可達數焦耳,危險性最高;大型筒倉內的粉體堆積則可能發生錐形放電。

能量門檻的對照很常考:氫氣的最小發火能量約 0.02 毫焦耳,一般碳氫化合物蒸氣約 0.25 毫焦耳,可燃性粉塵多在數毫焦耳至數十毫焦耳之間。人體帶電後對地放電的能量可達數十毫焦耳,遠高於溶劑蒸氣的門檻,這說明為何人體本身也被視為靜電點火源,防靜電鞋與導電地板即針對此點。

接地與等電位連結的分工也值得分辨:接地是把導體電位拉到大地基準,等電位連結則是消除相鄰導體之間的電位差。兩者只做其一時,仍可能在兩個各自「已接地」但接地路徑不同的金屬件之間跳出火花,這在管線法蘭與金屬軟管的接續處最常見。

濕度是另一個常被問到的量化指標:相對濕度提高到約 60% 至 65% 以上時,絕緣物表面會形成連續水膜,表面電阻率大幅下降,電荷得以自然洩放;低於 30% 的乾燥環境則是靜電災害的好發條件。延伸考點包括接地電阻的容許值、等電位連結的用意,以及靜電作為粉塵爆炸點火源的合併命題。