En las instalaciones actuales donde casi todas o la gran mayoría son cargas no lineales, podemos encontrar corrientes de retorno tales que las intensidades en los neutros sean iguales o, incluso, superiores a las de las fases.

¿Qué origina esta, podríamos decir, anomalía? Entre otros muchos factores difíciles de determinar (como fugas, diferencias de resistencia entre las fases, desequilibrios de éstas, etc.), podríamos citar dos:

- La existencia de cargas monofásicas en los puntos de concentración o distribución de cargas (cuadros, etc.).
- Las cargas no lineales, que dan origen a la aparición de grandes tasas de distorsión armónica total (DAT) en armónicos como el 3º, 5º, 7º, etc.; sobretodo el 3º y múltiplos de éste, con importantes retornos por los neutros.

Aunque en los proyectos se suele considerar el equilibrio de las cargas monofásicas, la realidad es otra, ya que nos encontramos con bastantes desequilibrios en las instalaciones reales.

Los elementos más frecuentes de las distorsiones armónicas de una instalación suelen ser, entre otros: los rectificadores, los variadores y los equipos electrónicos en general, sin olvidarnos del alumbrado de descarga (sobretodo con balastos electrónicos). Estas altas distorsiones armónicas en las instalaciones suelen causar efectos negativos, como armónicos de corriente y calentamientos extras en equipos y cables. Además, crean caídas de tensión a sus respectivas frecuencias armónicas, distorsionando la forma de onda de la tensión, con las correspondientes consecuencias en otros equipos conectados en la instalación.

En cargas monofásicas electrónicas (fase/neutro) los conductores neutros del sistema forman parte del circuito de corriente con una intensidad pulsante con amplio espectro armónico del 3º y sus múltiplos, así como algo del 5º y 7º. Mientras que en las bifásicas (fase/fase) y trifásicas, el 5º, 7º, 11º, 13º, etc. son los mas perjudiciales, no debiendo superar el 5% (s/IEEE) o 8 % (s/CEN) de la DAT y que ningún armónico individual supere 3% de la fundamental.

¿Pero qué sucede cuando se meten todos estos elementos en la coctelera, o sea, se pone en funcionamiento la instalación?. Es imposible determinarlo por falta de datos y/o parámetros reales de funcionamiento.
Ante esta tempestiva problemática, vemos que es muy difícil determinar, a priori, los valores y condiciones de los parámetros anómalos y/o los espectros de las DAT's de las instalaciones. En consecuencia, no se puede determinar los resultados reales de las cargas hasta el final de la instalación y, por lo tanto, los valores de los retornos por los neutros.

Con esta panorámica, las soluciones son pocas al no conocer en profundidad las causas del problema. Por lo tanto, es importante considerar los siguientes factores:

- Mayor consumo de energía debido a los altos valores de la corriente eficaz, que lógicamente pasará por el contador y habrá que pagar. Por lo tanto, este aspecto debe tenerse en consideración a la hora de evaluar cualquier solución que se quiera tomar sobre este problema.
- Posible sobredimensionamiento del neutro para permitir los retornos. Aquí nos encontramos con el desconocimiento del valor de la corriente y, por lo tanto, sin datos para definir la sección de dicho conductor.
Luego, cabe preguntarse ¿ qué sección de neutro debemos poner en estas líneas?.

Para contestar a esta pregunta es necesario volver a analizar otras características de la instalación:

- Sistema de distribución del neutro: IT, TT, TNC o TNS, pues, de alguna manera, afectará a dichos neutros y además el comportamiento o respuesta de la DAT no es la misma en cada caso
Protección del neutro con interruptores omnipolares. Lógicamente, la protección del neutro, al igual que la de las fases, deberá estar en función de la sección de los conductores, por lo tanto, si instalamos neutros de la misma sección, la protección estará en esa misma relación y si vamos a secciones mayores, la protección deberá ser adecuada a la nueva sección.

Pero aquí nos encontramos con el problema de que los interruptores magnetotérmicos sólo admiten protección en el neutro, como máximo, igual a la de las fases, por lo tanto, la sección del neutro de los cables, con este tipo de protección, no puede ser superior a la de aquellas. Se pueden buscar otras protecciones independientes, aunque no sean tan técnicas y se complique la instalación, al requerir una protección y corte independiente coordinada con la de las fases.

Como consecuencia de todo ello, se impone una limitación de los retornos por los neutros, de forma que, instalando cables con igual sección de neutro que de fases, garantice la integridad de la instalación; pero ¿qué soluciones existen para limitar dichos retornos?.

Como ya se ha indicado anteriormente, la solución mas usual es que en la fase de puesta en marcha o, mejor aún, una vez puesta la instalación en funcionamiento, se realicen las medidas oportunas y, a la vista de los resultados, se opte por la solución más conveniente.

En el supuesto más probable de obtener unas DAT's altas o elevadas y de que los sistemas a instalar corrijan el problema aguas arriba de los puntos de su instalación, se podrá optar, entre otras, por dos posibles soluciones:

- Instalar transformadores especiales con primarios en triángulo y secundarios en zig-zag (filtros de secuencia cero) en las acometidas de los cuadros secundarios y/o de plantas.
- Instalar filtros activos en las acometidas o embarrados de los puntos de concentración parcial de cargas (cuadros secundarios y/o de plantas).
Los transformadores con secundarios en zig-zag son aptos para hacer frente a los armónicos triples (3º, 9º, 15º, etc.) y los problemas asociados a ellos (elevada corriente en los neutros, distorsión de tensión, etc). En caso de predominio del 5º y 7º armónico (circuitos de alimentación a PC's, SAI´s, variadores, etc.), una conexión especial de estos transformadores (doble secundario desfasados 30º) sería una buena alternativa.

Especial atención se deberá tener con la construcción de estos transformadores (específicos para esta función), así como con las puestas a tierra de los diferentes sistemas de distribución, pues estos transformadores establecerán sistemas independientes con posibles influencias entre los mismos, con la posibilidad de necesitar instalar una vía de chispas, por cada sistema de distribución, en la red de puesta a tierra.

Los filtros activos van intercalados en paralelo entre la red y la carga y, en principio, son aptos para todos los casos, pues su funcionamiento consiste en la reinyección de corrientes armónicas opuestas a las de la red, anulando éstas a partir del punto de su instalación. Además, puede programarse para corregir un armónico determinado o compensar la DAT del circuito o de la línea que alimenta las cargas originarias de dicha distorsión, con valores adecuados a lo especificado por las normativas.