Componentes de secuencia

En un sistema eléctrico trifásico, las corrientes y tensiones pueden estar desequilibradas debido a fallas, cargas asimétricas o perturbaciones, y se utilizan las secuencias (positiva, negativa y cero) para analizar y comprender mejor el comportamiento del sistema.

Descomposición en Componentes de Secuencia

Un sistema trifásico desequilibrado puede descomponerse en tres conjuntos de corrientes o tensiones simétricas:

1. Secuencia positiva (también llamada componente de secuencia positiva).

2. Secuencia negativa.

3. Secuencia cero.

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1. Corriente de Secuencia Positiva (Componente de Secuencia Positiva)

• Es la corriente en un sistema trifásico que sigue el mismo orden de fases que las tensiones y corrientes en condiciones normales y equilibradas.

• En un sistema trifásico equilibrado, todas las fases están desfasadas 120° entre sí, y las magnitudes de las corrientes en cada fase son iguales.

• Esta corriente gira en el mismo sentido que las tensiones de alimentación (orden de fases: A-B-C).

• En condiciones normales, toda la corriente que fluye en un sistema es de secuencia positiva.

• Este componente es esencial en el análisis de fallas porque representa el comportamiento del sistema bajo condiciones normales.

2. Corriente de Secuencia Negativa

• Es la corriente que tiene el mismo valor que la corriente de secuencia positiva pero rota en sentido opuesto (orden de fases: A-C-B).

• Se genera durante condiciones de desequilibrio o fallas, como cortocircuitos, y puede afectar el rendimiento de máquinas eléctricas, como motores y generadores, que no están diseñados para manejar grandes cantidades de corriente de secuencia negativa.

3. Corriente de Secuencia Cero

• Es la corriente en la que las tres fases tienen la misma magnitud y el mismo ángulo (en fase).

• Ocurre principalmente en fallas a tierra, como faltas monofásicas o bifásicas a tierra, y no contribuye a la rotación de campos magnéticos en máquinas eléctricas.

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• Operación normal del sistema: Cuando el sistema está en equilibrio y operando correctamente, las corrientes de secuencia positiva dominan. Esto es lo que se espera en condiciones normales de operación.

• Análisis de fallas: En caso de una falla (como un cortocircuito monofásico, bifásico o trifásico), las corrientes de secuencia negativa y cero pueden aparecer debido al desequilibrio, mientras que la corriente de secuencia positiva aún representa la parte equilibrada del sistema.

• Protección de equipos: Los relés de protección, especialmente en sistemas de generación y motores, a menudo monitorean las componentes de secuencia negativa y cero, ya que un aumento en estas corrientes es indicativo de fallas o desequilibrios que podrían dañar los equipos.

Ejemplo de Aplicación

Supongamos que en un sistema trifásico ocurre una falla fase-tierra. En ese caso, la corriente total que circula en el sistema puede descomponerse en tres partes:

• Componente de secuencia positiva: Representa la parte equilibrada que sigue girando en el sentido habitual del sistema.

• Componente de secuencia negativa: Representa una parte de la corriente que gira en sentido opuesto.

• Componente de secuencia cero: Representa la corriente que puede fluir a tierra si el sistema está conectado a un neutro.

La descomposición en componentes de secuencia se utiliza para simplificar el análisis de fallas y diseñar protecciones eficientes, ya que los equipos como generadores y transformadores pueden verse afectados por corrientes de secuencia negativa o cero, mientras que la corriente de secuencia positiva es la que mantiene el funcionamiento normal del sistema.

Fórmulas Relacionadas

Para un sistema trifásico, las corrientes IA​, IB​, E IC​ pueden descomponerse en componentes de secuencia mediante transformaciones simétricas:

Donde:

• I0​ es la componente de secuencia cero.

• I1​ es la componente de secuencia positiva.

• I2​ es la componente de secuencia negativa.

• a es un operador rotacional que introduce un desfase de 120°.

Conclusión

La corriente de secuencia positiva representa la parte del sistema que opera en condiciones equilibradas y es fundamental en el análisis de circuitos trifásicos bajo fallas. Esta técnica de descomposición en secuencias permite analizar los diferentes tipos de desequilibrios en un sistema eléctrico y diseñar protecciones que respondan adecuadamente a esas fallas.