Soutenance mémoire
L’ARCHITECTURE ELECTRIQUE DE STEP
Déshuilage
Dégraissage Elle consiste à injecter de fines bulles d’air pour remonter les graisses et les huiles, emportées par les eaux usées à la surface d’aération et de sédimentation. Elles sont ensuite raclées puis refoulées vers les installations de traitement des boues pour les épaississeurs . Le dessablage et le déshuilage sont combinés et s’effectuent dans les mêmes bassins..Décantation primaire Les eaux usées pré-traitées arrivent à un premier ouvrage ou les particules lourdes et les matières en suspension se déposent et subissent donc une décantation primaire. Ceci se passe dans des décanteurs primaires qui éliminent 70% de matières minérales et organiques en suspension. Elles se déposent au fond du bassin ou elles constituent les boues primaires. Elles sont ensuite récupérées par raclage au fond du bassin puis envoyées dans des épaississeurs qui assurent le tassement des boues pour y être traitées.
Traitement biologique avec aération de surface
Dans un bassin d’aération, la matière organique est dégradée par des microorganismes qui sont des bactéries floculées dans un milieu appelé ‘’ boues activées ‘’. Le principe de traitement biologique consiste à réaliser par voie biologique l’élimination de la pollution dissoute contenue dans les eaux usées. Pour cela, les microorganismes sont mis en contact et de l’eau à traiter. Après la décantation, l’effluent est introduit dans des bassins équipés de dispositif d’aération (turbines, insufflation de l’air ) ou des microorganismes naturellement présents dans l’effluent, dégradent les matières organiques dissoutes. L’air insufflé leur fournit l’oxygène nécessaire pour respirer. Les microorganismes se développent en se nourrissant de la pollution organique et se ressemblent pour faire des flocs grâce à leur propension par l’air .
Epaississeurs des boues primaires
L’épaississement, qui constitue la première étape du traitement de boues a pour but de réduire le volume et augmenter la concentration des boues issues des traitements primaires des effluents urbains. Le temps de séjour de la boue doit être court afin de limiter les fermentations. Il doit être compris entre 24 à 48 heures maximum. Les boues issues des décanteurs primaires sont épaissies au niveau des épaississeurs par gravité. Sous la seule action de la force pesanteur ; ces boues se concentrent, jusqu’à des niveaux de quelques dizaines de g/L en vue d’une digestion, d’une déshydrations ultérieure ou d’un stockage à des fins d’épandage. L’épaississeur statique est un ouvrage circulaire de béton avec une pente du radier comprise entre 10 et 20 % et une hauteur cylindrique de 4 à 7 m.Les Harmoniques L’objectif du distributeur d’énergie électrique est de fournir à ses clients une énergie électrique de bonne qualité. L’onde de tension idéale utilisée dans les réseaux électriques est une onde sinusoïdale d’amplitude et de fréquence constantes. En pratique le transport de l’électricité et l’usage qui en est fait par les utilisateurs provoquent la déformation de la sinusoïde. Cette déformation ou distorsion de l’onde est appelée perturbation harmonique. La distorsion harmonique est due pour une large part au développement de nouveaux usages (alimentés par des équipements électroniques) qui se répandent tant dans l’industrie que dans les ménages. La nécessité des études harmoniques s’est fait ressentir, au fur et à mesure de l’identification des effets des harmoniques sur les éléments du réseauet sur la qualité du service. On pourrait citer comme effets : l’échauffement excessifdes machines, le claquage des condensateurs, l’apparition des résonances dans les différents harmoniques et des bruits téléphoniques,…etc.
Les Harmoniques
Les harmoniques sont des tensions ou des courants sinusoïdaux dont la fréquence est un multiple entier (k) de la fréquence du réseau de distribution, appelée fréquence fondamentale (50 à 60 Hz). Lorsqu’elles sont combinées à la tension ou au courant fondamental sinusoïdal, les harmoniques provoquent la distorsion de la forme d’onde de la tension ou du courant (voir fig. 3.1). Les harmoniques sont généralement nommées Hk, où k est le rang de l’harmonique. [9] • IHk ou UHk indique le type d’harmonique (tension ou courant). • IH1 ou UH1 désigne la tension ou le courant sinusoïdal à 50 ou 60 Hz lorsqu’il n’y a pas d’harmoniques (tension ou courant fondamental).
Charge non linéaire: Pour alimenter les composants électroniques en courant continu, l’équipement dispose d’une alimentation à découpage avec un redresseur à l’entrée qui génère des courants harmoniques. Les redresseurs sous leursdifférentes formes sont la principale cause des courants harmoniques dans le réseau. Le pont de Graetz est un montage très répandu permettant de redresser le courant. Afin de lisser le courant sortant du redresseur, une inductance est généralement placée dans le circuit à tension continue. Le courant entrant dans le montage a alors la forme d’un créneau. Etant alimentés en courant continu les appareils électroniques domestiques,nécessitentune alimentation à découpage pour transformer le courant alternatifdu réseau en courant continu. Ils constituent la principale source d’harmoniques au niveau domestique. L’éclairage, par le biais des lampes fluorescentes et des lampes à décharges et les variateurs (gradateurs), estune autre source d’harmoniques. Au niveau industriel, les variateurs de vitesse, c’est-à-dire le système permettant de régler la vitesse d’un moteur électrique, sont non-linéaires. Les fours à arc et les soudeuses sont d’autres exemples.
Les variateurs de vitesse, de part la présence de composants électroniques commutant à hautes fréquences variables en leur sein, créent des distorsions des courants et des tensions à leur bornes d’entrée. Ces distorsions se propagent sur le réseau et induisent dans les autres appareils branchés sur le même réseau des distorsions du signal sinusoïdal et des consommations accrues de courant. Le courant absorbé par la charge résulte en fait de la combinaison des éléments suivants :
– un courant sinusoïdal appelé « composante fondamentale », à une fréquence de 50 ou 60 Hz
– les harmoniques, qui sont des courants sinusoïdaux dotés d’une amplitude inférieure à celle de la composante fondamentale, mais dont la fréquence est un multiple de la composante fondamentale et définit l’ordre des harmoniques. Par exemple, l’harmonique de rang 3 possède une fréquence égale à 3 x 50 Hz (ou 60 Hz).
Echauffement des condensateurs :Les pertes, causés par l’échauffement des condensateurs , sont dues à deux phénomènes : conduction et hystérésis dans les diélectriques. Elles sont en première approximation proportionnelles au carré du courant efficace. Les condensateurs sont donc sensibles aux surcharges, quelle soient dues à une tension fondamentale trop élevée ou à la présence de tensions harmoniques [16]. Les surchauffes des condensateurs, lors des surtensions, sont nocives car s’il n’y a pas claquage immédiat ; pour une surtension de 10 % ; il en résulte une augmentation de 7% de la température et une réduction de l’espérance de vie du condensateur de 30 % [12].
Surdimensionnement des équipements: Comme les effets négatifs des courants harmoniques augmentent avec l’impédance cumulative des câbles et des sources, la solution évidente consiste à limiter l’impédance totale afin de réduire la distorsion de la tension et l’échauffement. La figure 3.11 montre le résultat du doublement de la section des câbles et de la puissance nominale de la source. Comme le THDU dépend principalement du composant inductif et donc de la longueur des câbles, il est clair que cette solution n’est pas très efficace et permet seulement de limiter l’échauffement. La figure 3.12 montre que, pour les courants harmoniques les plus forts (H3 à H7), le rapport Lω/R est égal à 1 pour les câbles de 36 mm² de section. Par conséquent, au-delà de 36 mm², il est nécessaire de réduire l’impédance en utilisant des câbles multibrin pour créer des impédances parallèles.
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Table des matières
CHAPITRE I : PRESENTATION DE STEP
1.Station d’épuration des eaux usées de Fès
2.Les eaux usées
2.1. Types des eaux usées
2.2. Impact des eaux usées sur la santé et l’environnement
3.Le traitement des eaux usées
3.1. Filière EAU
3.1.1. Prétraitement
3.1.2 Dégrillage
3.1.3. Dessablage
3.1.4. Déshuilage / Dégraissage
3.1.5. Décantation primaire
3.1.6. Traitement biologique avec aération de surface
3.1.7. Dégazage
3.1.8. Décantation secondaire
3.2. Filière boue
3.2.1. Epaississeurs des boues primaires
3.2.2. Flottateurs des boues secondaires
3.2. 3. Digestion des boues mixtes
3.2.4. Déshydratation
3.2.5. Stockage des boues déshydratées
3.3.Filière biogaz
3.3.1. Récupération du biogaz.
3.3.2. Désulfurisation
3.3.3. Stockage de biogaz
3.3.4. Cogénération du biogaz
3.3.5. Torchère .
CHAPITRE II : L’ARCHITECTURE ELECTRIQUE DE STEP
1.La canalisation et la distribution des sous stations électrique
1.1. Distribution d’électricité au sein de la STEP
2.Le rôle de chaque sous-station
2.1. Sous-Station 2
2.2. Sous-Station 1
2.3. Sous-Station 3
3.Les liaisons entre les différentes zones de STEP
Chapitre III : Les Harmoniques
1.Introduction générale
2.Les Harmoniques
3.Sources d’harmoniques
3.1. Charge non linéaire
3.2. Amplification
3.3. Couplage
Caractéristique d’un signal
4.1. Rang d’un harmonique
Représentation spectrale
5.Les formes des perturbations.
6.Principaux effets des perturbations harmoniques
6.1. Les effets instantanés
6.1.1. Perturbation des convertisseurs statiques et des matériels électroniques
6.1.2. Vibrations et bruits
1.3. Dysfonctionnement des systèmes de protection et des relais
6.2. Les effets différés
2.1. Echauffement des condensateurs
6.2.2. Echauffement des câbles et des équipements
7.Types d’harmoniques
7.1. Aspects spécifiques des harmoniques à séquence zéro (H3 et multiples)
8.Distorsion harmonique de la tension et du courant
9.Élimination des harmoniques
9.1. Surdimensionnement des équipements
9.2. Solution du filtrage
9.2.1. Filtre passif
9.2.2. Filtre actif
10. Solution mieux adaptée
11.Conclusion
12.Bibliographie
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