La corriente de secuencia cero es la componente simétrica cuyos tres fasores tienen la misma magnitud y el mismo ángulo: I0 = (Ia + Ib + Ic) / 3. Como no se cancelan, se suman en el neutro o en la tierra como corriente residual 3I0, que aparece sobre todo en fallas a tierra y que usan protecciones como 50N/51N, 67N y REF.
Objetivo: entender qué es la corriente de secuencia cero, cuándo circula y cómo la usan las protecciones contra fallas a tierra.
Qué es
Las componentes simétricas (Fortescue) descomponen tres corrientes desbalanceadas en tres sistemas balanceados: secuencia positiva (rotación normal), negativa (rotación inversa) y cero, cuyos tres fasores tienen la misma magnitud y el mismo ángulo.
I0 = (Ia + Ib + Ic) / 3. Como están en fase, no se cancelan: se suman en el neutro o la tierra. Esa suma, 3I0, es la corriente residual.
En un sistema balanceado I0 es cero. Aparece con fallas a tierra (monofásica y bifásica a tierra), fases o polos abiertos, cargas desbalanceadas en cuatro hilos y pequeños desbalances de impedancia. Los armónicos múltiplos de tres también se comportan como secuencia cero.
Cuándo puede circular
Necesita un camino de retorno por tierra o neutro, así que depende de la puesta a tierra y de las conexiones de los transformadores:
| Conexión | Comportamiento ante secuencia cero |
|---|---|
| YN con delta en el otro devanado | Camino desde el lado YN; aporta a fallas a tierra de ese lado aunque no tenga carga |
| YN-yn | Deja pasar la secuencia cero de un lado al otro si ambos neutros están aterrizados |
| Estrella sin aterrizar o delta | No hay camino desde la línea |
| Transformador de puesta a tierra (zigzag o YNd) | Crea una fuente de secuencia cero |
La impedancia de secuencia cero de una línea aérea suele ser varias veces la de secuencia positiva; depende de la resistividad del terreno y la geometría, y se calcula o mide para cada línea. En transformadores se mide con la prueba de impedancia de secuencia cero.
Falla monofásica
Con impedancia de falla Zf: I0 = I1 = I2 = E / (Z1 + Z2 + Z0 + 3·Zf), y la corriente de falla es If = 3·I0. Cerca de transformadores YNd, Z0 puede ser menor que Z1 y la falla monofásica superar a la trifásica; esto se revisa en el estudio de cortocircuito.
Puesta a tierra del neutro
- Sólida: corriente alta, detección fácil.
- Resistencia baja o alta, o reactancia: limitan la corriente y el daño.
- Resonante (bobina Petersen): compensa la corriente capacitiva; la falla puede autoextinguirse.
- Aislada: solo corriente capacitiva; se detecta por tensión de secuencia cero.
Un transformador de puesta a tierra no limita: crea el camino. Para limitar se agrega resistencia o reactancia en su neutro.
Protecciones que la usan y cómo se mide
- 50N/51N: sobrecorriente residual o de neutro (vea sobrecorriente de fases y tierra).
- 67N: direccional de tierra, polarizada por 3V0 o por corriente de neutro (vea unidades direccionales homopolares).
- 87N o REF: compara la corriente del neutro con la residual de fases.
- 21 de tierra: usa k0 = (Z0 − Z1) / (3·Z1); cada fabricante pide el factor en su propio formato.
- 59N: sobretensión de secuencia cero en sistemas aislados o de alta impedancia.
- 87T: debe eliminar la secuencia cero del lado YN para no disparar ante fallas externas a tierra.
3I0 se mide por conexión residual de los tres transformadores de corriente (CT) de fase (con error si un CT se satura), con CT toroidal sobre los tres conductores (muy sensible) o con un CT en el neutro.
Errores comunes
- Definirla como “corriente en la misma dirección” en vez de fasores de igual magnitud y ángulo.
- Pensar que un transformador de puesta a tierra limita la corriente de falla.
- Olvidar la eliminación de secuencia cero en la 87T de transformadores YN.
- Ajustar la 51N por debajo del desbalance normal.
- Pasar el blindaje del cable por el toroide sin devolver su tierra a través de él.
- Usar Z0 de catálogo en lugar del valor calculado o medido.
Guías relacionadas
- Unidades direccionales homopolares (67N)
- Impedancia de secuencia cero en transformadores
- Aporte de corriente de cortocircuito
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Preguntas frecuentes
¿Por qué la secuencia cero depende de la conexión de los transformadores?
Necesita un camino de retorno por tierra o neutro. Un devanado YN aterrizado ofrece ese camino; una estrella sin aterrizar o una delta no lo ofrecen desde la línea.
¿Un transformador de puesta a tierra limita la corriente de falla?
No. Un transformador de puesta a tierra crea el camino para la secuencia cero; para limitar la corriente se agrega resistencia o reactancia en su neutro.
¿Cómo se mide la corriente 3I0?
Por conexión residual de los tres CT de fase, con un CT toroidal sobre los tres conductores o con un CT en el neutro. La conexión residual tiene error si un CT se satura; el toroidal es muy sensible.