Cable de neutro, armónicos y sobretensiones

A veces puede plantearse la duda sobre cual es la corriente que circula por el neutro. En este articulo veremos los dos principales motivos por los que puede circular corriente por el cable de neutro, y que puede llegar a suceder si esta corriente acaba dañando precisamente el cable de neutro.

Sistema equilibrado vs sistema desequilibrado

Cuando tenemos un sistema eléctrico trifásico de 4 hilos (3 fases + neutro), podemos tener una disposición de cargas conectadas entre cada una de las fases y neutro.

Un sistema equilibrado es aquel en que la amplitud de corriente de las tres fases es la misma, y el desfase o angulo entre ellas es tambien la misma, en este caso 120º.

La ley de corrientes de Kirchhoff indica qué:

En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero

Por tanto, aplicando la ley de corrientes de Kirchhoff tendremos que en un sistema equilibrado la suma vectorial de la corriente de las tres fases es cero, y por tanto, la corriente que va a circular por el cable de neutro va a ser nula.

En cambio, cuando tenemos un sistema desequilibrado ni la amplitud ni el desfase es el mimo en las tres fases.

Aplicando nuevamente la ley de corrientes de Kirchhoff vemos como la suma de los vectores de corriente de las tres fases ya no es nula, surgiendo por tanto una corriente de desequilibrio que retornara por el neutro.

Armónicos homopolares

Otra corriente que precisamente nos puede retornar por el cable de neutro es la correspondiente a los armónicos múltiplos de tres o con secuencia homopolar (secuencia de los armónicos).

Los armónicos homopolares tienen la característica de que su retorno se realiza por el cable de neutro sumándose, o dicho en otras palabras, si tenemos por ejemplo en cada fase 10 A de tercer armónicos, por el cable de neutro, aun siendo el sistema perfectamente equilibrado, va a retornar 30 A de tercer armónico.

Corriente por el cable de neutro

Por tanto ya podemos ver cual es la corriente que nos puede retornar por el conductor de neutro: la corriente de desequilibrio y los armónicos homopolares.

Por ejemplo, si tenemos una corriente de desequilibrio de 10 A, 15 A de tercer armónico por fase y 2 A de noveno armónico también por fase, nos dará una corriente de retorno por el cable de neutro de 46,49A.

Sobrecarga del cable de neutro y sobretensiones

En el caso de que la sección de cable de neutro no sea la apropiada, puede suceder como hemos visto un aumento sustancial de la corriente que circula a través de el. Esta sobrecorriente puede degradar el aislamiento del conductor de neutro o afectar las conexiones. Si esto sucede puede seccionar el conductor de neutro.

Al cortarse el conductor de neutro, pasaremos a tener un neutro flotante el cual se desplazara hacia donde encuentre menor impedancia (normalmente donde hay mas cargas monofásicas en paralelo). Aparecerá entonces por un lado una subtensión en una de las fases, y en las otras dos una sobretensión permanente, dañando o destruyendo las cargas monofásicas conectadas en ese sistema.

Dimensionado cable de neutro

El propio reglamento electrotécnico de baja tensión (REBT) en España indica que la sección del cable de neutro debe ser igual que la sección del cable de fase.

Pero el propio reglamento indica en la ITC-BT-19 la corriente máxima admisible por conductor tomando la norma UNE 20460-5-523 (actualmente anulada por la UNE HD 60364-5-52 o su equivalente en norma internacional IEC 60364-5-52). En el anexo de dichas normas se indica la metodología que debe aplicarse para dimensionar el cable de neutro de forma simplificada, suponiendo que el sistema esta equilibrado y que el armónico predominante es de orden tercero.

Por ejemplo, si tenemos una corriente de linea de 50 A y un 25% de tercer armónico, la sección del cable de neutro deberá ser para una corriente de 58,14 A.

Si tenemos por ejemplo 50 A y un 38% de tercer armónico, la sección del cable de neutro debería ser para una corriente de 66 A.

Y por ultimo, si tenemos igualmente 50 A pero con un 60% de tercer armónico, la sección del cable de neutro debería ser para una corriente de 90 A.

De esta forma podremos minimizar el riesgo de que una sobrecorriente acabe dañando el cable de neutro y que aparezca una sobretensión que afecte a las cargas monofásicas conectadas en el sistema eléctrico.

8 comentarios en “Cable de neutro, armónicos y sobretensiones”

  1. Miguel Miranda

    Si tengo un sistema en 440VAC, y no tengo un neutro.
    Que pasa con los armónicos y las corrientes homopolares?
    Retornaran a la fuente por las mismas fases produciendo perturbaciones en la linea recordando que son corrientes de secuencia negativa.

    1. Francesc Fornieles

      Hola Miguel,

      No se transforman en secuencia negativa, simplemente se cancelan al retornar por las otras lineas si el transformador es en delta, o no aparece el tercer armónico si el transformador esta en estrella sin el neutro.

  2. Hola Francesc, felicidades por tu blog y todos tus vídeos y artículos. Eres un crack.

    Una pregunta, de un caso que me he encontrado y me ha sorprendido. Miro un CVM analizador de redes de cuadro veo que los Armónicos THD V (total) de cada fase son normales (de 1,8 a 2,5 % ) Pero en el Neutro con intensidades normales un 5-15% de la intensidad de las otras fases, entendiendo que se compensa el desequilibrio de fases. Encontramos 115% de THD V !!! –
    ¿Es posible que un analizador de redes detecte más de 100% de tasa de armónicos THD de tensión?
    El caso es que la instalación tiene problemas, pero yo nunca oí hablar de una situación así.

    Muchas gracias por tu respuesta, animo con seguir haciendo vídeos y artículos!

  3. Carlos Figueroa

    Hola, saludos. consulta, si tengo un generador conexión delta-estrella que entrega 380V, y alimento un motor sin neutro con variador de frecuencia. El tercer armónico no aparece por ser estrella?

  4. Buenas tardes Francesc, en mi casa hace 2 días se me ha quemado la clema donde están todos los neutros que vienen los circuitos de enchufes protegidos con un magnetotérmico de 16 amperios y se ha derretido la caja y los conductores, se han quedado en el cobre no ha salido ariendo de milagro, qué ha podido ocurrir? yo siempre tenía entendido que lo que se quema es la fase cuando hay por ejemplo un sobre consumo y el magnetotérmico no salta, pero en este caso no me ha saltado el magnetotérmico y casi me sale ardiendo toda la caja de conexiones y a saber lo que podía haber pasado si no me llegó a dar cuenta.
    Los neutros derretidos y la crema derretida la fase y la tierra perfectos.
    Un saludo

  5. buenas amigos necesito una consulta,, tengo un problema al desconectar el cable neutro quedan encendidas todos los circutos generando energia sin estar conectado el neutro,,,

  6. Geovanny Calme

    urnas noches estimado, tengo un transformador delta estrella para obte ner 220 trifasico y monofasico 127volt, las cargas no están equilibradas esta conectado una nevera a 127 volt me pasa corriente por la masa ya le puse un cable puesta tierra y aun me da voltaje en la masa, el cable neutro del transformador no está aterrizado pero si lcarcaza del tra sformador a la misma puesta tierra de la nevera, deseo saber cual es la causa que aun me pasa corriente por la masa de la nevera y le revize la puesta tierra y esta bien la resistencia del suelo.
    O será que por no estar trabajando el transformador con cargas equilibradas se forma una tensión en el neutro y hace fluir por la masa de la nevera y ala vez el neutro por no estar aterrizado..??

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