Appréciation de la fiabilité du réseau de distribution HTA de Cotonou Est

place du côté du gestionnaire du réseau ou du côté du client à cause des évènements possibles qui peuvent subvenir sur le réseau. Afin de qualifier la fiabilité d’alimentation

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sur le réseau HTA de Cotonou Est, il est nécessaire d’introduire un certain nombre d’indicateurs normalisés qui permettent de la définir. La fiabilité d’un réseau électrique est exprimée en fonction d’indices qui mesurent la qualité de service du réseau. Ces indices doivent être suffisamment précis et sensibles pour distinguer les différents scénarios de conduite que doit utiliser l’opérateur pour réagir aux évènements critiques du réseau. Il existe deux types d‘indices de fiabilité :

 les indices de base qui modélisent l’état du composant en panne ou hors service, affectant la continuité de service pour les consommateurs. Par conséquent, ils évaluent la fiabilité d’un réseau et donnent des indicateurs probabilistes, liés à la continuité de service ;

 les indices globaux qui peuvent se définir à partir des indices de base. Ils prennent en compte le nombre de consommateurs affectés par une défaillance, la durée et la fréquence de ces pannes. La fiabilité du réseau est importante pour la qualité du service. Les indices principaux de fiabilité étudiés sont décrits ci-dessous.

2.3.1. Le taux de défaillance

Le taux de défaillance (λ) représente le nombre de défaillance d'un composant du système pendant sa durée de vie opérationnelle. Le temps moyen avant défaillance (MTTF en Anglais Mean Time To Failure) est défini comme l'inverse du taux de défaillance (MTTF =1/ λ). L’indice λ est calculé selon l’équation suivant [20] :

T d’observation. Les temps de défaillance suivent normalement une distribution de probabilité de type exponentielle des composants pendant leur durée de vie utile ou de fonctionnement. De plus, le taux de défaillance dans un réseau radial ne dépend que des taux de défaillance des composants et non des temps de restauration. Par conséquent, les temps de restauration ne modifient pas le taux de défaillance.

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2.3.2. Le taux de réparation

C’est un indice de fiabilité de base. Le taux de réparation (Μ) indique le nombre de réparations d'un composant ou réseau pendant sa durée de vie. Le temps moyen de réparation (MTTR en Anglais Mean Time To Repair) est le temps moyen mis pour réparer le système et il est défini comme l'inverse du taux de réparation (MTTR = 1/ Μ).

L’indice Μ est calculé selon Billinton [20] par l’équation suivant :



Le taux de réparation de quelques composants du réseau HTA de Cotonou Est est présenté dans le tableau 2.1.

2.3.3. Le taux d’indisponibilité

C’est un indice de fiabilité de base. L’indisponibilité (U) donne la probabilité de trouver un composant (ou le système) en défaillance à n’importe quel instant. Il définit la période de temps pendant laquelle le composant est hors service [20].

U M

 



 (2.3)

où Μ est le taux de réparation et λ le taux de défaillance du composant. Ces indicateurs sont des variables aléatoires, de sorte que les valeurs indiquées sont des valeurs moyennes attendues et des prédictions faites à partir des informations historiques sur les événements du réseau. Son analyse dépend de la méthode d'évaluation de la fiabilité et de la qualité des informations disponibles (historiques ou modélisations physiques/comportementales).

Le tableau 2.1 récapitule les indices de fiabilité de quelques composants.

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Tableau 2.1 : Les indices de fiabilité de quelques composants

Réseau HTA  /ans MTTR (h) M U

Ligne aérienne

38mm²<Almélec<93mm² 0,045 /km 3 0,33 0,138

Almélec>93mm² 0,004 /km 3 0,33 0,012

Cuivre>29mm² 0,053 /km 3 0,33 0,12

Câble souterrain

HN 33 S 23 0,015 /km 15,75 0,063 0,192

Organe de coupure

Disjoncteur 0,0033 4 0,25 0,013

Interrupteur télécommandé

0,0333 2,6 0,384 0,079

Interrupteur manuel 0,000088 2,6 0,384 2,28E-4

Sectionneur 0,00026 2,4 0,41 6,23E-4

Interrupteur fusible 0,0324 2 0,25 0,06

Elément de Puissance Transformateur (poteau)

100kVA 0,0026 6,3 0,158 0,016

160kVA 0,0029 6,3 0,158 0,018

Transformateur (cabine)

250kVA 0,0014 6,3 0,158 8,78E-3

400kVA 0,0011 6,3 0,158 6,91E-3

600kVA 0,0014 6,3 0,158 8,78E-3

1000kVA 0,0004 6,3 0,158 2,52E-3

Le tableau ci-dessus présente les indices de fiabilité théoriques de quelques composants du réseau HTA de Cotonou Est. Les conducteurs sont les éléments ayant un fort taux de défaillance dans le réseau, suivis des organes de coupure (interrupteurs télécommandés et interrupteurs fusibles) puis les câbles souterrains et des transformateurs sur poteaux.

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2.3.4. L’énergie non distribuée

L’indice de l’Energie Non Distribuée (END ou EENS en Anglais Expected Energy Not Supplied) est utilisé pour représenter la probabilité de panne sur la charge du système.

S'il n'y a pas d’autres lignes d’alimentation disponible, un défaut k sur la branche principale, interrompt l'alimentation de toutes les branches et les charges associées alimentées. Par conséquent, l'énergie non distribuée à cause de la défaillance de la où λ est le taux de défaillance de la ligne par unité de longueur, il dépend au même temps de la localisation des protections qui minimisent l’étendue de son impact, D la durée de l’interruption, lk la longueur de la ligne k et P la puissance moyenne de la charge.

En pratique, l’énergie non distribuée se calcule par la formule suivante : t

P

EENS  . (2.5) où P est la puissance affectée lors de l’apparition du défaut et t le temps mis pour la réparation.

Le tableau 2.2 suivant présente la quantité d’énergie non distribuée pour quelques mois de l’année 2016 du réseau de distribution HTA de Cotonou Est.

Tableau 2.2 : Quantification de l’énergie non distribuée de quelques mois de l’année 2016 du réseau de distribution HTA de Cotonou Est.

Mois (Année 2016) Avril Août Septembre

END (kWh) 128 653 185 685 25 969

2.3.5. L’indice de la fréquence moyenne d'interruption

L’indice de la fréquence moyenne d'interruption d’énergie (SAIFI en anglais System Average Interruption Frequency Index) est défini comme le ratio du nombre total d'interruptions longues des clients sur le nombre total de clients servis. Les coupures longues sont d’une minute au minimum selon l’IEEE et de trois minutes selon la

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CENELEC. Le SAIFI indique combien de fois un client est en moyenne en panne pendant un an. Il est calculé par l’équation suivante [20] :

 

où gk est le nombre de clients servis. Un SAIFI de 16 signifie que les clients connectés à un poste source sont susceptibles d’être en rupture d’alimentation seize fois par année.

Tableau 2.3 : Indice de la fréquence moyenne d’interruption du poste source d’Akpakpa de 2011à 2015

Indices de fiabilité 2011 2012 2013 2014 2015

SAIFI 161 191 213 187 261

En moyenne sur les cinq dernières années, les clients connectés au poste source d’Akpakpa ont connu un SAIFI de deux cents deux (202), soit 202 interruptions longues d’alimentation par année. Cet indice montre malheureusement que le réseau HTA de Cotonou Est n’est pas fiable et que la qualité de son service est fortement perturbée (la norme Française fixe un SAIFI maximum de 36 pour une zone géographique à risque).

Il urge donc de proposer des solutions pour rendre le réseau HTA de Cotonou Est sûr et la qualité de son service continue. Dans le paragraphe suivant, nous proposons quelques approches de solutions.

2.4. Approches de solutions pour assurer la continuité d’alimentation sur le