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Cable de Neutro, armónicos eléctricos y sobretensiones

Como sabemos, los armónicos son componentes múltiplos de la Frecuencia Fundamental y que se suman a esta onda, distorsionándola. En este artículo, analizaremos cuál es la corriente que circula por el Conductor Neutro, la relación con los armónicos y los problemas que pueden generar una sobrecorriente en el Neutro.

Para comenzar, consideremos un sistema trifásico (3 fases más Neutro) en una disposición estrella (como se ve en la Figura 1), y sabemos que dicho sistema puede estar equilibrado (Figura 2) o desequilibrado (Figura 3).

En los primeros, todos los vectores de corriente tienen la misma magnitud a 120º. Aplicando la Ley de Corrientes de Kirchhoff, la corriente que entra a un nodo es igual a la corriente que sale del mismo nodo. Al ser los tres vectores de corriente iguales, el vector de corriente del Neutro es cero.

En cambio, en presencia de un sistema desequilibrado, las amplitudes y desfases no son iguales. Por tanto, aplicando la misma Ley de Kirchhoff, vemos que la suma de los vectores de corriente en las tres fases no es cero y que aparece una corriente de desequilibrio que será la que retornará por el conductor Neutro.

Otra corriente que retorna por el Neutro son las corrientes armónicas (todas generadas por electrónica de potencia). En este caso concreto, las corrientes armónicas que retornan por el Neutro, son los armónicos de secuencia homopolar, todos múltiplos de 3 (armónicos 3º, 9º, 15º, etc.), y todos ellos se suman. Por ejemplo, si tenemos un sistema con tercer armónico de 10 A en las fases 1, 2 y 3, y aunque el sistema esté perfectamente equilibrado, nos regresará 30 A por el Neutro. Entonces, retornan por el Neutro las corrientes de desequilibrio, más todas las corrientes de armónicos múltiplos de 3 (como se observa en la Figura 5).

Uno de los mayores peligros que existen en el conductor de Neutro, es una sobrecarga en dicho conductor, ya sea por desequilibrio, por presencia de armónicos, o por ambos. Esta situación puede dañar el conductor severamente, incluso cortándolo. Si esto ocurre, se deja de tener en punto de referencia y ese nuevo Neutro pasa a ser flotante y se va desplazando en función del comportamiento de impedancias del sistema (ver Figura 4). Si se corta el Neutro, el nuevo Neutro flotante se desplaza a un nuevo punto y estaremos en presencia de una Subtensión (V3-N1) y de dos Sobretensiones (V1-N1 y V2-N1) en forma permanente, lo que acaba destruyendo o dañando severamente todos los equipos conectados.


Por Georgi Bakhurin Holzkamm, de Unicom Redes S.A. / unicomredes@gmail.com
Mayo 2019
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