Componentes simétricas: separa el desequilibrio en tres conjuntos equilibrados

Arrastra I_a y observa las tres componentes

Entre las tres corrientes de la izquierda, arrastra la punta de I_a para romper el equilibrio. Las tres barras de la derecha son las magnitudes de la secuencia positiva I_1, negativa I_2 y cero I_0. Equilibrado, solo existe la positiva y la negativa y cero son cero, pero cuanto más desequilibras más crecen las dos. La secuencia cero es un tercio de la suma de las tres corrientes de A5.

Una suma de tres conjuntos equilibrados

Por el teorema de componentes simétricas, tres fasores cualesquiera se escriben únicamente como suma de tres conjuntos equilibrados. La secuencia positiva es un conjunto equilibrado que gira en el sentido original (a-b-c), la negativa uno que gira al revés (a-c-b), y la cero un conjunto con las tres iguales en magnitud y fase. Cada fase es la suma de estas tres — I_a = I_1 + I_2 + I_0, e I_b e I_c son sumas de las mismas tres rotadas por el operador a.

Por qué separar lo facilita

En un sistema equilibrado los circuitos de secuencia positiva, negativa y cero no interfieren; están desacoplados. Así que cada generador y línea lleva impedancias de secuencia positiva, negativa y cero separadas, y una falla desequilibrada se resuelve conectando estos tres circuitos según el tipo de falla. Un problema desequilibrado difícil se separa en tres equilibrados familiares. En operación normal solo fluye la positiva; la negativa sobrecalienta generadores, y la cero es la señal que un relé usa para detectar una falla a tierra.

Secuencia cero · vuelve A5

La secuencia cero I_0 = (I_a + I_b + I_c)/3 es justo un tercio del residuo de neutro de A5. Las tres corrientes de secuencia cero son iguales en magnitud y fase, así que no se cancelan sino que se suman y fluyen al neutro o a tierra. Para que circule corriente de secuencia cero debe haber un camino de retorno como un neutro puesto a tierra, y en una conexión delta sin retorno no puede salir al exterior. Esta secuencia cero, que era cero en equilibrio, se eleva en una falla a tierra donde una fase toca el suelo y se vuelve la pista para la protección.

De vuelta a la primera pantalla

Poner I_a en el punto equilibrado hizo desaparecer a cero las barras negativa y cero, dejando solo la positiva, y arrastrarla creció la negativa y la cero juntas. El desequilibrio es, al final, cuánta negativa y cero montan sobre la positiva. Esa secuencia cero es la misma cantidad que el residuo que se fugaba al neutro en A5. Separar las tres fases desequilibradas en estos tres conjuntos equilibrados permite a la próxima unidad resolver cada tipo de falla como una conexión de circuitos equilibrados familiares.

Con los tres circuitos de secuencia en mano, la próxima unidad (PW-D3) mira los tipos de falla y la corriente de falla. Un cortocircuito trifásico usa solo el circuito de secuencia positiva, una falla monofásica a tierra conecta positiva, negativa y cero en serie, y una falla entre líneas engrana positiva con negativa — cada tipo conecta los tres circuitos de forma distinta para dar la corriente de falla. Ya sea que la falla equilibrada dé la mayor corriente o que la más común a tierra aparezca por secuencia cero, la misma herramienta lo resuelve.