Planificación de las protecciones.

 Tratamiento del neutro en un sistema eléctrico.

Para proceder a la determinación de las protecciones necesarias, es importante decidir la elección del neutro.

Hace 120 años el tratamiento del neutro era aislado, es decir, no conectado a tierra. El argumento más sencillo para justificar esta tendencia es que, en caso de contacto de una fase a tierra, permitía -con el resto de la red en perfectas condiciones de aislamiento-seguir explotando el sistema o la instalación eléctrica durante un aceptable período de tiempo, en tanto la avería fuese localizada. 

Las limitaciones al uso de este sistema fueron apareciendo a medida que los sistemas eléctricos se mallaban y crecían en longitud, con el consiguiente aumento de las corrientes cspacitivas a tierra. En consecuencia, por el efecto de extinción y reencendido del arco en el punto de contacto, los fenómenos de sobretensiones pasaron a ser importantes.

Hacia 1920, la mayoría de los ingenieros se mostraron partidarios de que los sistemas eléctricos se conectaran con el neutro a tierra, lo que primero por seguridad y luego costumbre se ha hecho regla, sin embargo dependiendo de las aplicaciones o cargas se tiene cinco variantes comúnmente empleadas en sistemas eléctricos.

Figura. Tabla comparativa del neutro en sistemas eléctricos.

En los últimos años se ha comprobado que el número de averías en sistemas aislados, con los adecuados niveles de aislamiento y sistemas de protección, no ha sido superior al de los sistemas conectados a tierra.

En U. S. La primera tendencia que se utilizó al conectar el neutro a tierra fue instalar resistencias, y en Europa, bobinas supresoras Petersen, con el objetivo, en ambos casos, de limitar el valor de las corrientes de cortocircuito a tierra, de manera que siendo detectables no llegan a valores excesivos.

Con el creciente aumento de las tensiones de transporte (más de 400 kV), dicha tendencia por consideraciones de coste del aislamiento, de protección y otras, condujo al uso de sistemas rígidamente conectados a tierra. 

Resumiendo, el tratamiento del neutro puede ser:

a) Aislado. 

b) Rígidamente conectado a tierra.

c) Conectado a tierra por: -Reactancia C.1

-Resistencia C. 2

d) Conectado a tierra en forma resonante. 

El principio de funcionamiento del sistema conectado a tierra en forma resonante es sustancialmente distinto a los demás, cuya simplicidad no merece mayores detalles, y consiste en una reactancia ajustable por tomas, conectada entre el neutro del transformador y tierra.

Cuando una fase del sistema toma contacto con tierra,  una corriente inductiva fluye de la reactancia hacia el transformador a través del contacto a tierra, al propio tiempo que una corriente cspacitivas (Ic) de la red fluye al contacto a tierra. Ambas corrientes están desfasada 180 grados, con lo cual, si la reactancia del neutro del transformador, está perfectamente adaptada a la reactancia cspacitiva equivalente de la red, la diferencia entre ambas será nula y en el punto de contacto a tierra la corriente de falta será cero. 

Se comprende que en redes cuya configuración cambia constantemente esta idea es difícilmente mantenerle y, en consecuencia, este sistema no es comúnmente empleado.

Entre las aplicaciones más comunes del neutro se suelen tener:

- El neutro aislado es recomendable para redes de media tensión (6kV a 34kV) en el caso de industrias, servicios auxiliares de centrales térmicas y otros en que las circunstancias de la continuidad de servicio sean vitales. También se utiliza en los generadores.

- El neutro rigidamente conectado a tierra para redes de 110kV y tensión superior - con las debidas precauciones en la elección de los sistemas de protección, así como en redes de baja tensión (400V).

- El neutro conectado a tierra a través de reactancia o resistencia se recomienda para redes de media tensión (6kV a 34kV) en el caso de distribución de energía con red suficientemente mallada, y en industrias o centrales térmicas donde la continuidad de servicio tenga elementos suficientes de reserva. 

- El neutro conectado a tierra en forma resonante no se aconseja dado su elevado coste y sus limitaciones al exigir una red sin modificaciones frecuentes.