CHAPITRE 1 : DESCRIPTION DU RESEAU DE DISTRIBUTION HTA DE COTONOU EST
1.2. Problématique et objectifs de l’étude
1.2.2. Objectifs de l’étude
L’objectif principal visé par la présente étude est d’assurer la continuité d’alimentation sur le réseau de distribution HTA de Cotonou Est, sa sureté ainsi que sa fiabilité.
De manière spécifique, cette étude vise à réduire la fréquence des interruptions et leur durée lors de l’apparition des défauts sur le réseau de distribution HTA de Cotonou Est.
Conclusion partielle
Dans ce chapitre, nous avons décrit le réseau de distribution HTA de Cotonou Est. Ainsi, nous avons remarqué que Cotonou Est est alimenté en énergie électrique à partir de dix départs et six sous départs HTA provenant du poste source d’Akpakpa et des postes de répartition associés. Aussi, avons-nous constaté que le réseau à une structure de type radial avec quelques dérivations vers les postes HTA/BT et que les départs HTA sont protégés majoritairement par les relais MiCOM 123 & 127.
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CHAPITRE 2
ETUDE DES DEFAUTS SURVENUS SUR LE RESEAU DE DISTRIBUTION HTA DE COTONOU EST ET APPROCHES DE SOLUTION
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Introduction partielle
Les études des défauts sont la base de la maintenance et de l'exploitation du réseau électrique. Elles permettent d’évaluer et d’analyser sa performance et sa sécurité en s’appuyant sur des outils tels que le calcul des courants de court-circuit et le calcul des indices de fiabilité (qui mesurent la qualité du service), etc. Cependant, de nombreuses variables électriques sont souvent entachées d’incertitudes, ce qui peut modifier sensiblement l'analyse des résultats obtenus par des approches déterministes de ces outils d’analyses.
Dans ce chapitre, nous allons étudier les défauts survenus sur le réseau de distribution HTA de Cotonou Est de 2011 à 2015 et proposer des solutions pour assurer la continuité de son alimentation.
2.1. Etude des défauts survenus sur le réseau de distribution HTA de Cotonou Est de 2011 à 2015
Le but de cette partie est d’identifier les défauts survenus sur le réseau de distribution HTA de Cotonou Est de 2011 à 2015, leurs natures et leurs causes. Pour y parvenir, nous allons exploiter les informations contenues dans les registres des incidents du poste source d’Akpakpa et celles de ses gestionnaires. Ces informations nous ont permis de regrouper ces défauts en deux grandes catégories à savoir :
défauts permanents : ce sont des défauts qui n’ont pu être éliminés par les différents cycles de réenclenchements. Ils ont entraîné un déclenchement définitif du disjoncteur. Ils nécessitent l’intervention de l’exploitant.
défauts non permanents : les défauts non permanents sont :
les défauts fugitifs qui sont éliminés par un cycle rapide du disjoncteur,
les défauts semi permanents qui sont éliminés grâce à un ou deux cycles lents du disjoncteur.
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2.1.1. Répartition générale des défauts
Le graphique 2.1 présente la répartition en deux grandes catégories des défauts survenus sur les départs HTA du poste source d’Akpakpa.
Graphique 2.1 : Répartition générale des défauts
Le graphique ci-dessus illustre la répartition en deux grandes catégories de tous les défauts survenus sur le réseau de distribution HTA de Cotonou Est de 2011 à 2015. En effet, nous pouvons constater aisément la dominance des défauts non permanents (55%) par rapport aux défauts permanents (45%).
Les statistiques effectuées sur certains réseaux électriques en l’occurrence le réseau de distribution HTA de la France (Tableau 1 de l’Annexe 1) montrent l’ultra dominance des défauts non permanents (fugitifs et semi permanents) par rapport aux défauts permanents, ce qui se traduit en chiffre par 96,6% contre 3,4%. Autant dire que la quasi-totalité des défauts survenus sur ces réseaux sont des défauts non permanents.
Le résultat traduit par le graphique 2.1 relatif à la répartition des défauts survenus sur le réseau HTA de Cotonou Est ne s’inscrit pas totalement dans ce sens. Ici, les défauts permanents talonnent de près les défauts non permanents. Un résultat assez inquiétant pour un réseau majoritairement aérien.
55%
45%
Répartition générale des défauts
Défauts non permanents Défauts permanents
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2.1.2. Répartition des différentes natures de défaut
Cette répartition donne une vue d’ensemble sur les différentes natures de défaut survenus sur le réseau, elle met en évidence la proportion d’apparition de chaque nature de défaut.
Graphique 2.2 : Répartition des différentes natures de défaut
Le graphique 2.2 met en évidence la répartition des différentes natures de défaut survenues sur le réseau de distribution HTA de Cotonou Est. En effet, 44% des défauts sont permanents et dominent cette répartition suivis des 37% des défauts fugitifs puis des défauts semi permanents qui cumulent les 19% restant.
Cette répartition met particulièrement en exergue la récurrence des défauts permanents et fugitifs dans le réseau. Le résultat ainsi obtenu reste de loin satisfaisante aux attentes, car en place des défauts permanents, ce sont les des fugitifs, qui sont les défauts récurrents de la plupart des réseaux électriques (Tableau 1 de l’Annexe 1), ces défauts surclassent de loin les défauts permanents, qui même dans les conditions les plus défavorables restent en dessous de la barre des 10% de la proportion générale des défauts. Cette prolifique des défauts permanents serait probablement dû à la nature du réseau, laquelle est fortement dominée par le réseau aérien.
2.1.3. Répartition des défauts par nature du réseau HTA
Dans cette rubrique, nous nous sommes intéressés à la contribution de chaque réseau HTA (aérien ou souterrain) dans la proportion des défauts permanents et non permanents trouvée dans le point précédent, ceci à travers les graphiques 2.3 et 2.4.
44%
19%
37%
Répartition des différentes natures de défaut
Défauts permanents Défauts semi permanents Défauts fugitifs
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Graphique 2.3 : Répartition des défauts non permanents par nature de réseau HTA Le graphique 2.3 ci-dessus montre que les défauts non permanents émanent du réseau aérien et infirme indirectement que tous les défauts survenus sur le réseau souterrain sont des défauts permanents. Le résultat ainsi obtenu reste en adéquation avec les valeurs des réseaux modernes.
Graphique 2.4 : Répartition des défauts permanents par nature de réseau HTA Le graphique 2.4 indique que 69% des défauts permanents proviennent des réseaux aériens tandis que les 31% restant trouvent leur source dans les réseaux aéro-souterrains.
Ainsi, nous constatons que le réseau aérien reste le plus vulnérable aux défauts permanents, ceci serait dû au fort taux de défaillance (Tableau 1 de l’Annexe 1) des éléments qui le composent (conducteurs, organes de coupure, transformateurs et accessoires). Le réseau souterrain ne reste pas de moins, il occasionne 31% des défauts
100%
0%
Répartition des défauts non permanents par nature du réseau HTA
Réseau Aérien Réseau Souterrain
69%
31%
Répartition des défauts permanents par nature du réseau
Réseau Aérien Réseau Aéro-souterrain
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permanents. Un résultat assez satisfaisant pour un réseau constitué en majorité des lignes aériennes.
2.1.4. Répartition des défauts par année civile
Dans ce paragraphe, nous avons reparti les défauts par année d’exercice. Cette répartition nous a permis de suivre l’évolution des défauts par rapport aux extensions faites sur le réseau. Le graphique 2.5 ci-dessous montre l’évolution des défauts par année
Graphique 2.5 : Evolution des défauts sur l’ensemble des départs HTA du poste d’Akpakpa de 2011 à 2015
Le graphique 2.5 met en évidence l’évolution des défauts sur les départs du poste source d’Akpakpa pendant les cinq dernières années, et l’on peut constater une évolution quasi croissante (sauf une baisse en 2014) de ces défauts, de plus l’année 2015 obtient la pointe de cette répartition en cumulant 261 défauts dont 155 non permanents et 106 permanents.
Cette évolution du nombre de défaut est presque en adéquation avec les extensions faites chaque année sur le réseau, le réseau est un système dynamique. Nous allons maintenant mettre en évidence les défauts survenus sur chaque départ HTA.
2.1.5. Répartition des défauts par départ HTA
Ici, nous avons mis en évidence l’évolution des défauts par départ HTA. Aussi, avons-nous particulièrement traité le départ les plus perturbé par ces défauts.
Le graphique 2.6 présente la représentation graphique des défauts par départ HTA.
72 81
Evolution des défauts par année civile
défaut non permanents défauts permanents
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Graphique 2.6 : Répartition des défauts par départ HTA
Le graphique 2.6 ci-dessus présente une vue d’ensemble des défauts survenus sur chaque départ HTA de 2011 à 2015. En effet, le départ Cotonou 4 squatte le haut du classement de cette répartition avec 303 défauts enregistrés dont 138 non permanents et 165 permanents suivi des départs Cotonou 1 et Cotonou 5 qui cumulent 163 défauts chacun.
Evolution des défauts sur le départ Cotonou 4 de 2011 à 2015.
Graphique 2.7 : Répartition des défauts par année sur le départ Cotonou 4 Ce graphique montre l’évolution des défauts survenus sur le départ Cotonou 4. Cette répartition pivote globalement autour d’une moyenne de 55 défauts par année avec un pic en 2012. Aussi, faut-il remarquer le nombre important des défauts permanents (51) par rapport aux défauts non permanents (30).
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REPARTITION DES DÉFAUTS PAR DEPART HTA
Défauts non permanents Défauts permanents
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Nous déduisons donc que les défauts permanents sont les défauts récurrents sur ce départ. Cette conclusion attire notre attention et nous oblige à placer le départ Cotonou4 parmi les départs particuliers.
Pour comprendre un tant soit peu la provenance de ces défauts sur le départ Cotonou 4, nous nous sommes rapprocher des gestionnaires du réseau, ces derniers nous ont précisé que le départ Cotonou 4 se trouve en bordure de la mer, et que les perturbations enregistrées sur ce départ sont dues en grande partie aux efforts anormaux du vent exercés sur ses conducteurs et ses supports.
En résumé, dans cette première partie du chapitre, nous avons étudié les défauts survenus sur le réseau de distribution HTA de Cotonou Est de 2011 à 2015. A cet effet, nous avons utilisé les registres des incidents du poste source d’Akpakpa et les informations fournies par les gestionnaires dudit réseau comme outils de cette étude. Au terme de cette étude, nous retenons ce qui suit :
la répartition générale des défauts nous a permis d’identifier les défauts non permanents (55%) comme étant les plus fréquents sur le réseau devant les défauts permanents (45%) ;
la répartition des différentes natures de défaut nous a permis de constater la forte fréquence d’apparition des défauts permanents (45%) par rapport aux défauts fugitifs (37%) et semi permanents (19%) ;
la répartition des défauts en fonction de la nature du réseau HTA nous a permis de remarquer que le réseau aérien reste le plus vulnérable aux défauts ;
la répartition des défauts par année civile nous a permis de constater une adéquation entre l’évolution du réseau (en terme de longueur) et le nombre des défauts survenus ;
la répartition des défauts par départ HTA nous a permis de mettre un accent particulier sur le départ Cotonou 4.
Le paragraphe suivant s’inscrit dans l’identification des causes des défauts ainsi identifiés.
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2.2. Indentification des causes des défauts survenus sur le réseau de distribution HTA de Cotonou Est
Dans cette partie, nous avons mené une étude similaire à celle menée dans le paragraphe précédent mais cette fois ci appliquée aux causes des défauts identifiés. Pour cela, nous nous sommes basés sur les informations tirées des « fiches d’incidents de la Direction Régionale Littoral 2 » et celles des gestionnaires du réseau. En nous basant sur ces informations, nous allons mener l’étude autour des deux points ci-après :
la répartition des causes éventuelles des défauts;
la répartition des causes des défauts par origine.
2.2.1. Répartition des causes éventuelles des défauts
Nous avons identifié dans ce paragraphe les causes éventuelles des défauts traités dans la partie précédente. En effet, les sièges ou causes éventuelles des défauts sont les endroits où se produisent les défauts dans un réseau électrique. Un réseau électrique étant constitué de plusieurs éléments, les endroits où se produisent les défauts sont donc nombreux et presque chaque élément fait le siège de défaut mais généralement les transformateurs, les supports, les conducteurs, les câbles, les fusibles, les armements, les accessoires, les organes de coupures, les boites de jonctions et les boites d’extrémités sont les principaux sièges des défauts.
Le graphique 2.8 suivant illustre la représentation graphique des causes éventuelles des défauts survenus sur le réseau HTA de Cotonou Est.
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Graphique 2.8 : Causes éventuelles des défauts
Ce graphique permet de voir sur une période de Mars à Septembre 2016 (six mois) les causes éventuelles des défauts survenus dans le réseau HTA de Cotonou Est, et l’on peut constater que les « conducteurs » viennent en tête de cette série suivis des « accessoires du réseau » puis des « câbles souterrains ».
Analyses et commentaires
A partir du graphique 2.8, nous avons fait les analyses et commentaires suivants :
les conducteurs sont les éléments les plus représentés dans un réseau aérien, ils parcourent des centaines voire des milliers de kilomètres pour rallier les localités à des sources de production. En effet, les défauts sur les conducteurs sont généralement dus à un élagage insuffisant des arbres ou à l’apparition d’un corps étranger sur le réseau. Aussi, comme le montre le Tableau 2.1, la probabilité de défaillance de ces conducteurs est beaucoup plus forte que les autres éléments du réseau. Et comme le montre le graphique 1.1 (Chapitre 1), le réseau HTA de Cotonou Est est majoritairement aérien. Le résultat ainsi traduit par le graphique 2.8 est donc logique et identifie les conducteurs comme le premier maillon faible du réseau HTA de Cotonou Est.
les accessoires du réseau (bretelles, isolateurs, chaînes d’ancrage, IACM, supports et armements) sont des éléments bien représentés du réseau électrique et provoquent un grand nombre de défaut. Ils s’illustrent à travers les isolateurs casés, les supports casés, les bretelles cédées, les chaînes d’ancrage cédées et les cosses IACM
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défaillants ; ces causes sont les plus fréquentes. La grande présence des accessoires (réseau aérien) dans le réseau HTA de Cotonou Est montre le degré de sa vulnérabilité face aux incidents. Les accessoires du réseau sont les équipements moins fiables et constituent du coup le second maillon faible du réseau.
les câbles souterrains, sont les éléments bien présents dans le réseau souterrain de Cotonou Est, les défauts sur ces derniers sont situés dans la plupart des cas, dans une boîte de jonction défectueuse (04) ou dans une boîte d’extrémité dégradée (08).
D'autres causes de défaut sur les câbles sont des endommagements ou coupures pendant des travaux de génie civil (02). La probabilité de défaillance des câbles souterrains est d’autant plus faible mais le temps de réparation est longue ce qui induit un fort taux d’indisponibilité (Tableau 2.1). Les câbles souterrains sont identifiés comme les éléments ayant causés la quasi-totalité des défauts survenus sur le réseau souterrain de Cotonou Est.
les autres causes sont souvent des causes non recherchées. Les défauts fugitifs sont les principaux artisans de ces causes, elles surviennent généralement sur les réseaux aériens pendant les circonstances atmosphériques et surtout pendant la saison pluvieuse. Ces défauts provoquent l’ouverture intempestive des disjoncteurs de tête et s’éliminent le plus souvent par ces mêmes disjoncteurs.
La plupart des coupures brèves constatées sur le réseau HTA de Cotonou Est pendant cette période sont provoquées par ces causes non recherchées.
Les organes de distribution d’énergie électrique (transformateurs, cellules et fusibles) font le siège d’un certains nombre de défaut dans le réseau à travers les dépassements de puissance, les avaries, les incendies ainsi que les fusibles fondus.
Les transformateurs et les cellules sont des éléments très importants du réseau, un défaut sur l’un d’eux occasionne la perte d’alimentation d’une grande partie de la clientèle, il faut remarquer que la probabilité d’un défaut de court-circuit dans ces appareils est très faible (Tableau 2.1) mais les défaillances dues aux avaries et incendies sont nombreuses. Les fusibles sont les seuls organes qui protègent ces équipements en cas d’avarie et de dépassement de puissance, ils se fondent pour interrompre l’alimentation du réseau.
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Ce résultat interpelle les gestionnaires de réseau sur de probable problème de dépassement de puissance des transformateurs installés dans le réseau.
2.2.2. Répartition des causes des défauts par origine
Après avoir identifié les causes éventuelles des défauts survenus sur le réseau, nous avons classé ces causes en trois (03) différentes origines, à savoir :
les causes d’origine atmosphérique : ce sont les causes non recherchées et les causes des défauts fugitifs ;
les causes d’origine mécanique : ce sont les bretelles casées, les chaînes d’ancrage cassées, les isolateurs casés, les supports cassés, les conducteurs à terre, les branches tombées sur les conducteurs, les conducteurs sur console et les câbles endommagés ;
les causes d’origine électrique : ces causes prennent en compte les incendies, les avaries des transformations, des cellules, les ionisations des cellules, les boîtes de jonction avariées et les boîtes d’extrémités dégradées.
Le graphique 2.9 présente la répartition des causes des défauts par origine.
Graphique 2.9 : Répartition des différentes origines des défauts
Le graphique 2.9 met en évidence l’origine des défauts survenus sur le réseau HTA de Cotonou Est pendant la période de Mars à Septembre 2016. En effet, 69% des incidents ont une origine mécanique et dominent logiquement cette série suivis des 21% ayant une origine électrique puis des 10% restant ayant pour origine des circonstances atmosphériques.
69%
21%
10%
Répartition des causes des défauts par origine
Origine mécanique Origine électrique Origine atmosphérique
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Analyses et commentaires
A partir du graphique 2.9, nous avons fait les analyses et commentaires ci-après :
les travaux de tiers, la rupture des conducteurs, la malveillance, les corps étrangers sur le réseau sont les principales causes des incidents ayant pour origine mécanique. Ces incidents proviennent des deux types de réseau : le réseau aérien s’identifie avec la rupture des conducteurs, la malveillance, les corps étrangers (chute d’arbres, véhicules, les panneaux, etc…) tandis que les travaux du tiers représentent principalement l’apport du réseau souterrain.
La vétusté des équipements, leur mauvaise installation voire le manque d’entretien et de maintenance préventive ajoutés à ma malveillance de la population sont les principales raisons de ces défaillances.
la défaillance du matériel et le dépassement de puissance sont les principales causes d’origine électrique. Nous incluons dans cette catégorie, les avaries des transformateurs, des cellules, des boîtes de jonction, l’ionisation des cellules, la fusion des fusibles et les boîtes d’extrémités dégradées.
Le non renforcement de capacité des transformateurs de puissance ou la vétusté des tableaux HTA, des cellules et des postes HTA/BT et le manque de maintenance
Le non renforcement de capacité des transformateurs de puissance ou la vétusté des tableaux HTA, des cellules et des postes HTA/BT et le manque de maintenance