สายส่งไฟฟ้าส่วนใหญ่ในอเมริกาเหนือเป็นไฟฟ้า กระแสสลับ สามเฟส แรงดันสูง แม้ว่า บางครั้งจะใช้ไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว ใน ระบบไฟฟ้าของทางรถไฟก็ตาม เทคโนโลยี DC ใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในระยะทางที่ไกลกว่า โดยทั่วไปหลายร้อยไมล์ เทคโนโลยี ไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันสูง (HVDC) ยังใช้ในสายเคเบิลไฟฟ้าใต้น้ำ (โดยทั่วไปยาวกว่า 30 ไมล์ (50  กม.)) และในการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างโครงข่ายที่ไม่ซิงโครไนซ์กัน การเชื่อมต่อ HVDC ช่วยรักษาเสถียรภาพของเครือข่ายการกระจายพลังงาน ซึ่งโหลดใหม่ที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหัน หรือไฟฟ้าดับ ในส่วนหนึ่งของเครือข่าย อาจส่งผลให้เกิดปัญหาการซิงโครไนซ์และความล้มเหลวแบบต่อ เนื่องได้ ^{[ 4 ]}

การส่งกระแสไฟฟ้าใช้แรงดันสูงเพื่อลดการสูญเสียพลังงานเนื่องจากความต้านทานที่เกิดขึ้นในระยะทางไกล โดยปกติแล้วพลังงานจะถูกส่งผ่านสายส่งไฟฟ้าเหนือพื้นดินการส่งกระแสไฟฟ้าใต้ดินมีต้นทุนการติดตั้งที่สูงกว่ามากและมีข้อจำกัดในการใช้งานมากกว่า แต่มีต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำกว่า การส่งกระแสไฟฟ้าใต้ดินพบได้บ่อยในเขตเมืองหรือสถานที่ที่มีความสำคัญทางด้านทัศนียภาพ

โดยทั่วไปแล้ว การผลิตพลังงานไฟฟ้าจะต้องมีอัตราเท่ากับการใช้งาน ระบบควบคุมที่ซับซ้อนจึงจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการผลิตพลังงานไฟฟ้าสอดคล้องกับความต้องการอย่างใกล้ชิด หากความต้องการเกินกว่าปริมาณการผลิต ความไม่สมดุลนี้อาจทำให้โรงไฟฟ้าและอุปกรณ์ส่งไฟฟ้าตัดการเชื่อมต่อหรือปิดระบบโดยอัตโนมัติเพื่อป้องกันความเสียหาย ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด อาจนำไปสู่การปิดระบบเป็นลูกโซ่และไฟฟ้าดับครั้งใหญ่ในระดับภูมิภาคได้

ภูมิภาคตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐฯ เคยเผชิญกับไฟฟ้าดับในปี 1965 , 1977และ2003และยังเกิดไฟฟ้าดับครั้งใหญ่ในภูมิภาคอื่นๆ ของสหรัฐฯ ในปี 1996และ2011เครือข่ายส่งไฟฟ้าเชื่อมต่อกันเป็นเครือข่ายระดับภูมิภาค ระดับชาติ และแม้กระทั่งระดับทวีป เพื่อลดความเสี่ยงจากความล้มเหลวดังกล่าว โดยการจัดให้มี เส้นทาง สำรอง หลาย เส้นทางสำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าหากเกิดเหตุการณ์ไฟฟ้าดับขึ้น บริษัทส่งไฟฟ้าจะกำหนดกำลังการผลิตที่เชื่อถือได้สูงสุดของแต่ละสาย (โดยปกติจะน้อยกว่าขีดจำกัดทางกายภาพหรือทางความร้อน) เพื่อให้แน่ใจว่ามีกำลังการผลิตสำรองไว้ใช้ในกรณีที่เกิดความล้มเหลวในส่วนอื่นๆ ของเครือข่าย

ระบบส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ

สายส่งไฟฟ้าแบบสี่วงจร สองแรงดัน; แบบมัดรวม 2 ทาง

ตัวนำ ACSRทั่วไปประกอบด้วยเส้นลวดเหล็กเจ็ดเส้นประประกบด้วยอลูมิเนียมสี่ชั้น

สายส่งไฟฟ้าแรงสูงเหนือศีรษะไม่มีฉนวนหุ้ม วัสดุที่ใช้ทำตัวนำมักเป็น โลหะผสม อะลูมิเนียมประกอบด้วยเส้นลวดหลายเส้น และอาจเสริมด้วยเส้นลวดเหล็ก ในบางครั้งก็มีการใช้ทองแดงสำหรับการส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ แต่เนื่องจากอะลูมิเนียมเบากว่า ลดผลผลิตลงเพียงเล็กน้อย และมีต้นทุนต่ำกว่ามาก ตัวนำไฟฟ้าเหนือศีรษะจัดจำหน่ายโดยหลายบริษัท วัสดุและรูปทรงของตัวนำได้รับการปรับปรุงอย่างสม่ำเสมอเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า

ขนาดของตัวนำมีตั้งแต่ 12  มม. ^² (เบอร์ 6 ของลวดมาตรฐานอเมริกัน ) ถึง 1,092  มม. ^² ( พื้นที่ หน้าตัด 2,156,000 มิลลิเมตร ) โดยมีค่าความต้านทานและความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้า แตกต่างกัน สำหรับตัวนำขนาดใหญ่ (เส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าไม่กี่เซนติเมตร) กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่จะกระจุกตัวอยู่ใกล้ผิวเนื่องจากปรากฏการณ์สกิน เอฟเฟกต์ บริเวณตรงกลางของตัวนำมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านน้อย แต่ทำให้มีน้ำหนักและต้นทุนสูง ดังนั้นจึงมีการใช้สายเคเบิลขนานหลายเส้น (เรียกว่าตัวนำแบบมัด ) เพื่อให้ได้ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น ตัวนำแบบมัดใช้ในแรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อลดการสูญเสียพลังงานที่เกิดจาก การ ปล่อยประจุโคโรนา 

ปัจจุบัน แรงดันไฟฟ้าระดับส่งกำลังมักถือว่าอยู่ที่ 110  kV ขึ้นไป^{[ 5 ]}แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า เช่น 66 kV และ 33  kV มักถือว่าเป็น แรงดันไฟฟ้า ระดับส่งกำลังย่อยแต่บางครั้งก็ใช้ในสายส่งระยะไกลที่มีโหลดเบา แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า 33  kV มักใช้สำหรับการกระจาย แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 765  kV ถือเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงพิเศษและต้องใช้การออกแบบที่แตกต่างกัน

อุณหภูมิแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นในช่วงเหตุการณ์ความร้อนจัดสามารถลดประสิทธิภาพของการส่งและกระจายไฟฟ้า โดยเฉพาะในระบบสายส่งเหนือศีรษะ การขยายตัวเนื่องจากความร้อนทำให้สายส่งเหนือศีรษะหย่อนตัวลง ลดการไหลของกระแสไฟฟ้า และเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดประกายไฟ โดยไม่ตั้งใจ หากมีพืชพรรณอยู่ใกล้เคียง^{[ 6 ]} สายส่งเหนือศีรษะอาศัยอากาศเป็นฉนวน ทำให้สายส่งต้องมีระยะห่างขั้นต่ำ สภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น ลมแรงและอุณหภูมิต่ำ จะทำให้การส่งกระแสไฟฟ้าหยุดชะงัก ความเร็วลมต่ำเพียง23 นอต (43 กม./ชม.)ก็สามารถทำให้ตัวนำไฟฟ้าล้ำเข้าไปในระยะห่างในการทำงาน ส่งผลให้เกิดประกายไฟและไฟฟ้าดับ^{[ 7 ]}การเคลื่อนที่แบบสั่นของสายส่งเรียกว่าการแกว่งของตัวนำ หรือการสั่นไหวขึ้นอยู่กับความถี่และแอมพลิจูดของการสั่น 

• 
  เสาส่งไฟฟ้าแรง สูง 500 กิโลโวลต์ (500  kV) แบบสามเฟส ในรัฐวอชิงตัน สายส่งนี้ถูกมัดรวมกันเป็น 3 ทาง
• 
  เสาไฟฟ้าแรงสูงสามต้นเรียงกันในเมืองเวบสเตอร์ รัฐเท็กซัส

ในตอนแรก การส่งกระแสไฟฟ้าเชิงพาณิชย์จะใช้แรงดันไฟฟ้าเท่ากับที่ใช้สำหรับแสงสว่างและโหลดเชิงกล ซึ่งจำกัดระยะทางระหว่างโรงไฟฟ้าและโหลด ในปี พ.ศ. 2425 แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้ง่ายสำหรับการส่งในระยะทางไกล โหลดประเภทต่างๆ (เช่น แสงสว่าง มอเตอร์คงที่ และระบบขับเคลื่อน/ทางรถไฟ) ต้องการแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและวงจรที่แตกต่างกัน^{[ 11 ] [ 12 ]}

ดังนั้น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงถูกติดตั้งใกล้กับโหลด ซึ่งเป็นแนวปฏิบัติที่ต่อมากลายเป็นที่รู้จักในชื่อการผลิตแบบกระจายโดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กจำนวนมาก^{[ 13 ]}

การส่งกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) เป็นไปได้หลังจากที่Lucien GaulardและJohn Dixon Gibbsสร้างสิ่งที่พวกเขาเรียกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุติยภูมิ ซึ่งเป็นหม้อแปลงไฟฟ้า รุ่นแรก ที่มีอัตราส่วนจำนวนรอบ 1:1 และวงจรแม่เหล็กเปิด ในปี 1881

สายส่งไฟฟ้ากระแสสลับระยะไกลสายแรกมี ความยาว 34 กิโลเมตร (21 ไมล์)สร้างขึ้นสำหรับงานนิทรรศการไฟฟ้านานาชาติปี 1884 ที่เมืองตูริน ประเทศอิตาลีโดยใช้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ Siemens & Halske  ขนาด 2 kV, 130  Hz และมีหม้อแปลง Gaulard หลายตัวที่มีขดลวดปฐมภูมิเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ซึ่งจ่ายไฟให้กับหลอดไฟไส้ ระบบนี้พิสูจน์ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการส่งกระแสไฟฟ้ากระแสสลับในระยะทางไกล^{[ 12 ]}

ระบบจำหน่ายไฟฟ้ากระแสสลับเชิงพาณิชย์ระบบแรกเริ่มใช้งานในปี 1885 ที่ถนน Via dei Cerchi ในกรุงโรม ประเทศอิตาลีสำหรับไฟส่องสว่างสาธารณะ ระบบนี้ใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ Siemens & Halske สองเครื่อง ขนาด 30  แรงม้า (22  กิโลวัตต์) 2 กิโลโวลต์ ที่ความถี่ 120  เฮิรตซ์ และใช้ สายเคเบิลยาว 19 กิโลเมตร และ หม้อแปลงไฟฟ้าแบบลดแรงดัน 2 กิโลโวลต์ เป็น 20 โว ลต์ จำนวน 200 ตัว  ที่ต่อขนานกัน โดยมีวงจรแม่เหล็กปิด หม้อแปลงละหนึ่งตัวสำหรับหลอดไฟหนึ่งดวง ไม่กี่เดือนต่อมาก็มีระบบไฟฟ้ากระแสสลับของอังกฤษระบบแรกตามมา โดยให้บริการแก่หอศิลป์ Grosvenor ระบบนี้ยังใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ Siemens และหม้อแปลงไฟฟ้าแบบลดแรงดัน 2.4 กิโลโวลต์ เป็น 100 โว ล ต์ หนึ่งตัว ต่อผู้ใช้หนึ่งรายโดยมีขดลวดปฐมภูมิที่ต่อขนานกัน^{[ 14 ]}    

เพื่อปรับปรุงสิ่งที่เขาคิดว่าเป็นการออกแบบของ Gaulard-Gibbs ที่ใช้งานไม่ได้จริง วิศวกรไฟฟ้าWilliam Stanley, Jr.ได้พัฒนาหม้อแปลงไฟฟ้ากระแสสลับแบบอนุกรมตัวแรกที่ใช้งานได้จริงในปี 1885 ^{[ 15 ]}ด้วยการสนับสนุนจากGeorge Westinghouseในปี 1886 เขาได้สาธิตระบบไฟส่องสว่างกระแสสลับแบบใช้หม้อแปลงไฟฟ้าในGreat Barrington รัฐแมสซาชูเซตส์ระบบนี้ใช้พลังงานจากเครื่อง กำเนิดไฟฟ้า Siemens 500 V ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ไอน้ำ แรงดันไฟฟ้าถูกลดลงเหลือ 100  โวลต์โดยใช้หม้อแปลง Stanley เพื่อจ่ายไฟให้กับหลอดไฟไส้ที่ ธุรกิจ 23 แห่งในระยะทางกว่า4,000 ฟุต (1,200 เมตร) [ ^{16 ] การ}สาธิตระบบไฟส่องสว่างกระแสสลับและหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงนี้ทำให้ Westinghouse เริ่มติดตั้งระบบกระแสสลับในปลายปีนั้น^{[ 15 ]} 

ในปี พ.ศ. 2431 ได้มีการออกแบบมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ เป็นครั้งแรก มอเตอร์ เหล่านี้เป็นมอเตอร์เหนี่ยวนำที่ทำงานบนกระแสไฟฟ้าหลายเฟส ซึ่งคิดค้นขึ้นโดยอิสระโดย กาลิเลโอ เฟอร์ราริสและนิโคลา เทสลา เวสติ งเฮาส์ได้รับใบอนุญาตการออกแบบของเทสลา มอเตอร์ สามเฟส ที่ใช้งานได้จริงได้ รับการออกแบบโดยมิคาอิล โดลิโว-โดโบรโวลสกีและชาร์ลส์ ยูจีน แลนเซล็อต บราวน์ [ ^{17 ] การ}ใช้งานมอเตอร์ดังกล่าวอย่างแพร่หลายถูกเลื่อนออกไปหลายปีเนื่องจากปัญหาในการพัฒนาและการขาดแคลนระบบไฟฟ้าหลายเฟสที่จำเป็นในการจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์เหล่านั้น^{[ 18 ] [ 19 ]}

ในช่วงปลายทศวรรษ 1880 และต้นทศวรรษ 1890 บริษัทไฟฟ้าขนาดเล็กได้ควบรวมกิจการเข้ากับบริษัทขนาดใหญ่ เช่นGanzและAEGในยุโรป และGeneral ElectricและWestinghouse Electricในสหรัฐอเมริกา บริษัทเหล่านี้พัฒนาระบบไฟฟ้ากระแสสลับ แต่ความแตกต่างทางเทคนิคระหว่างระบบไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสสลับทำให้ต้องใช้เวลานานขึ้นในการควบรวมทางเทคนิค^{[ 20 ]}ข้อได้เปรียบด้านขนาดของระบบไฟฟ้ากระแสสลับกับโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่และการส่งกระแสไฟฟ้าทางไกลทำให้สามารถเชื่อมต่อโหลดทั้งหมดได้ ซึ่งรวมถึงระบบไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียว ระบบไฟฟ้ากระแสสลับหลายเฟส หลอดไฟแรงดันต่ำ หลอดไฟแรงดันสูง และมอเตอร์กระแสตรงที่มีอยู่แล้วในโรงงานและรถราง ในสิ่งที่กลายเป็นระบบสากล ความแตกต่างทางเทคโนโลยีเหล่านี้ถูกเชื่อมต่อชั่วคราวผ่านตัวแปลงแบบหมุนและมอเตอร์-เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ช่วยให้ระบบเดิมเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้ากระแสสลับได้^{[ 20 ] [ 21 ]}วิธีแก้ปัญหาชั่วคราวเหล่านี้ค่อยๆ ถูกแทนที่เมื่อระบบเก่าถูกปลดระวางหรืออัปเกรด

การส่งกระแสไฟฟ้าสลับเฟสเดียวด้วยแรงดันสูงครั้งแรกเกิดขึ้นที่รัฐโอเรกอนในปี พ.ศ. 2433 เมื่อมีการส่งพลังงานจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่Willamette Fallsไปยังเมืองพอร์ตแลนด์ซึ่ง อยู่ห่างออกไป 14 ไมล์ (23 กม.)ตามแม่น้ำ^{[ 22 ]}การส่งกระแสไฟฟ้าสลับสามเฟสด้วยแรงดันสูงครั้งแรกเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2434 ระหว่างงานนิทรรศการไฟฟ้านานาชาติที่เมืองแฟรงก์เฟิร์ตสายส่งไฟฟ้า 15 kV ยาวประมาณ 175 กม. เชื่อมต่อเมืองเลาเฟนบนแม่น้ำเนคาร์และเมืองแฟรงก์เฟิร์ต^{[ 14 ] [ 23 ]}  

แรงดันไฟฟ้าในการส่งเพิ่มขึ้นตลอด ศตวรรษที่ 20 ภายในปี 1914 มีระบบส่งไฟฟ้า 55 ระบบที่ทำงานที่แรงดันไฟฟ้ามากกว่า 70 kV แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ใช้ในขณะนั้นคือ 150  kV ^{[ 24 ]}การเชื่อมต่อโรงไฟฟ้าหลายแห่งในพื้นที่กว้างช่วยลดต้นทุน โรงไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสามารถนำมาใช้จ่ายโหลดที่แตกต่างกันในระหว่างวันได้ ความน่าเชื่อถือได้รับการปรับปรุงและต้นทุนการลงทุนลดลง เนื่องจากกำลังการผลิตสำรองสามารถแบ่งปันให้กับลูกค้าจำนวนมากขึ้นและพื้นที่ที่กว้างขึ้น แหล่งพลังงานที่อยู่ห่างไกลและมีต้นทุนต่ำ เช่น พลังงาน ไฟฟ้าพลังน้ำหรือถ่านหินจากเหมือง สามารถนำมาใช้เพื่อลดต้นทุนลงได้อีก^{[ 11 ] [ 14 ]}

การพัฒนาอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็วในศตวรรษ ที่ 20  ทำให้สายส่งและโครงข่ายไฟฟ้ากลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญการเชื่อมต่อโรงไฟฟ้าในท้องถิ่นและเครือข่ายจำหน่ายขนาดเล็กได้รับการกระตุ้นจากสงครามโลกครั้งที่ 1เมื่อรัฐบาลสร้างโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่เพื่อจ่ายพลังงานให้กับโรงงานผลิตอาวุธ^{[ 25 ]}

เครือข่ายเหล่านี้ใช้ส่วนประกอบต่างๆ เช่น สายส่งไฟฟ้า สายเคเบิลเบรกเกอร์วงจรสวิตช์ และหม้อแปลงไฟฟ้าโดยปกติแล้วเครือข่ายการส่งไฟฟ้าจะได้รับการบริหารจัดการในระดับภูมิภาคโดยหน่วยงาน เช่นองค์กรส่งไฟฟ้าระดับภูมิภาคหรือผู้ดำเนินการระบบส่งไฟฟ้า^{[ 26 ]}

ประสิทธิภาพการส่งกำลังไฟฟ้าจะดีขึ้นเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าสูงและกระแสไฟฟ้าต่ำ กระแสไฟฟ้าที่ลดลงจะช่วยลดการสูญเสียความร้อนกฎข้อแรกของจูลกล่าวว่า การสูญเสียพลังงานเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของกระแสไฟฟ้า ดังนั้น การลดกระแสไฟฟ้าลงครึ่งหนึ่งจะลดพลังงานที่สูญเสียไปเนื่องจากความต้านทานของตัวนำลงสี่เท่าสำหรับตัวนำขนาดใดๆ ก็ตาม

ขนาดตัวนำที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแรงดันและกระแสไฟฟ้าที่กำหนด สามารถประมาณได้โดยใช้กฎของเคลวินเกี่ยวกับขนาดตัวนำ ซึ่งระบุว่าขนาดที่เหมาะสมที่สุดเกิดขึ้นเมื่อต้นทุนพลังงานที่สูญเสียไปในความต้านทานต่อปีเท่ากับค่าใช้จ่ายด้านเงินทุนต่อปีในการจัดหาตัวนำนั้น ในช่วงเวลาที่อัตราดอกเบี้ยต่ำและต้นทุนสินค้าโภคภัณฑ์ต่ำ กฎของเคลวินระบุว่าสายไฟที่หนากว่าจะเหมาะสมที่สุด ในทางกลับกัน ตัวนำที่บางกว่าจะเหมาะสมกว่า เนื่องจากสายส่งไฟฟ้าได้รับการออกแบบเพื่อใช้งานในระยะยาว กฎของเคลวินจึงถูกนำมาใช้ร่วมกับการประมาณการราคาของทองแดงและอะลูมิเนียมในระยะยาว รวมถึงอัตราดอกเบี้ยด้วย

ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ( AC) การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าทำได้โดยใช้หม้อแปลงเพิ่มแรงดัน ระบบ ไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (HVDC) ต้องใช้อุปกรณ์แปลงที่มีราคาค่อนข้างสูง ซึ่งอาจคุ้มค่าในเชิงเศรษฐกิจสำหรับโครงการเฉพาะ เช่น สายเคเบิลใต้น้ำและการส่งกระแสไฟฟ้าแบบจุดต่อจุดระยะไกลที่มีความจุสูง ระบบ HVDC มีความจำเป็นสำหรับการส่งพลังงานระหว่างโครงข่ายไฟฟ้าที่ไม่ซิงโครไนซ์กัน

ระบบส่งไฟฟ้าเป็นเครือข่ายของโรงไฟฟ้าสายส่ง และสถานีไฟฟ้าย่อยโดยปกติพลังงานจะถูกส่งผ่านภายในระบบด้วยไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส ไฟฟ้ากระแสสลับเฟสเดียวใช้สำหรับการจ่ายไฟไปยังผู้ใช้ปลายทางเท่านั้น เนื่องจากไม่สามารถใช้กับมอเตอร์เหนี่ยวนำ หลายเฟสขนาดใหญ่ได้ ในศตวรรษที่ 19 มีการใช้ระบบส่งไฟฟ้าสองเฟส แต่ต้องใช้สายไฟสี่เส้นหรือสามเส้นที่มีกระแสไฟฟ้าไม่เท่ากัน ระบบเฟสที่มีลำดับสูงกว่านั้นต้องการสายไฟมากกว่าสามเส้น แต่ให้ประโยชน์เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย 

ในขณะที่ต้นทุนการผลิตไฟฟ้าสูง ความต้องการพลังงานมีความผันผวน ทำให้การนำเข้าพลังงานที่จำเป็นมักถูกกว่าการผลิตในท้องถิ่น เนื่องจากความต้องการใช้พลังงานมักเพิ่มขึ้นและลดลงพร้อมๆ กันในพื้นที่ขนาดใหญ่ พลังงานจึงมักมาจากแหล่งที่อยู่ห่างไกล ด้วยประโยชน์ทางเศรษฐกิจของการแบ่งปันภาระ การใช้พลังงาน โครงข่ายส่งไฟฟ้าขนาดใหญ่จึงอาจครอบคลุมหลายประเทศหรือแม้แต่หลายทวีป การเชื่อมต่อระหว่างผู้ผลิตและผู้บริโภคช่วยให้พลังงานไหลได้แม้ว่าบางส่วนของเส้นทางจะไม่สามารถใช้งานได้ก็ตาม

ส่วนของความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ เรียกว่าโหลดพื้นฐาน (base load)ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะได้รับการจัดหาโดยโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีต้นทุนการดำเนินงานคงที่ เรียกว่า โรงไฟฟ้าที่มีความมั่นคง (firm power ) โรงไฟฟ้าดังกล่าว ได้แก่ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โรงไฟฟ้าถ่านหิน หรือโรงไฟฟ้าพลังน้ำ ในขณะที่แหล่งพลังงานอื่นๆ เช่น พลังงาน ความร้อนจากแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์และพลังงานความร้อนใต้พิภพมีศักยภาพที่จะให้พลังงานที่มีความมั่นคงได้ ส่วนแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานแสงอาทิตย์แบบเซลล์แสงอาทิตย์ พลังงานลม พลังงานคลื่น และพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง เนื่องจากมีความไม่แน่นอน จึงไม่ถือว่าเป็นพลังงานที่มีความมั่นคง ส่วนที่เหลือหรือ ความต้องการใช้ไฟฟ้า สูงสุดจะได้รับการจัดหาโดย โรงไฟฟ้า เสริม (peaking power plants)ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดเล็กกว่า ตอบสนองได้เร็วกว่า และมีต้นทุนสูงกว่า เช่น โรงไฟฟ้า แบบวงจรผสม (combined cycle ) หรือโรงไฟฟ้ากังหันเผาไหม้ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง

การส่งกระแสไฟฟ้าทางไกล (หลายร้อยกิโลเมตร) มีราคาถูกและมีประสิทธิภาพ โดยมีต้นทุนอยู่ที่ 0.005–0.02 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง เมื่อเทียบกับต้นทุนเฉลี่ยต่อปีของผู้ผลิตรายใหญ่ที่ 0.01–0.025 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง อัตราขายปลีกที่สูงกว่า 0.10 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง และราคาขายปลีกหลายเท่าสำหรับผู้จำหน่ายแบบทันทีในช่วงเวลาที่มีความต้องการสูงที่ไม่สามารถคาดการณ์ได้^{[ 27 ]}นิวยอร์กมักซื้อ พลังงานไฟฟ้าพลังน้ำราคาถูกจากแคนาดามากกว่า 1,000 เมกะวัตต์^{[ 28 ]}แหล่งพลังงานในท้องถิ่น (แม้ว่าจะมีราคาแพงกว่าและใช้งานไม่บ่อยนัก) สามารถปกป้องแหล่งจ่ายไฟฟ้าจากสภาพอากาศและภัยพิบัติอื่นๆ ที่อาจตัดการเชื่อมต่อผู้จำหน่ายที่อยู่ห่างไกลได้

แหล่งพลังงานน้ำและพลังงานลมไม่สามารถเคลื่อนย้ายเข้ามาใกล้เมืองใหญ่ได้ และต้นทุนพลังงานแสงอาทิตย์จะต่ำที่สุดในพื้นที่ห่างไกลซึ่งความต้องการพลังงานในท้องถิ่นมีน้อย ต้นทุนการเชื่อมต่ออาจเป็นตัวกำหนดว่าทางเลือกพลังงานหมุนเวียนใดมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ ต้นทุนสำหรับสายส่งอาจสูงเกินไป แต่ ต้นทุนของเครือข่ายส่ง ไฟฟ้าขนาด ใหญ่ระยะไกล อาจชดเชยได้ด้วยค่าธรรมเนียมการใช้งานที่ไม่สูงมากนัก

การส่งสัญญาณย่อย

ระบบส่งไฟฟ้าแรงต่ำทำงานที่แรงดันไฟฟ้าค่อนข้างต่ำ การเชื่อมต่อ สถานีจ่ายไฟฟ้าย่อยทั้งหมดเข้ากับสายส่งหลักที่มีแรงดันสูงนั้นไม่คุ้มค่าเนื่องจากอุปกรณ์มีขนาดใหญ่และมีราคาแพงกว่า โดยทั่วไปแล้ว เฉพาะสถานีจ่ายไฟฟ้าย่อยขนาดใหญ่เท่านั้นที่จะเชื่อมต่อกับแรงดันสูงนี้ แรงดันไฟฟ้าจะถูกลดลงก่อนที่จะส่งกระแสไฟฟ้าไปยังสถานีจ่ายไฟฟ้าย่อยขนาดเล็ก วงจรส่งไฟฟ้าแรงต่ำมักจัดเรียงเป็นวงจรปิด เพื่อให้หากสายส่งเส้นใดเส้นหนึ่งขัดข้อง จะไม่ทำให้ไฟฟ้าดับสำหรับลูกค้าจำนวนมากเป็นเวลานานเกินไป

วงจรส่งไฟฟ้าสามารถเป็นได้ทั้งแบบปกติปิดซึ่งหากวงจรใดวงจรหนึ่งเสียหายจะไม่ทำให้ไฟฟ้าดับ หรือแบบปกติเปิดซึ่งสถานีไฟฟ้าย่อยสามารถสลับไปใช้แหล่งจ่ายไฟสำรองได้ โดยปกติแล้ววงจรส่งไฟฟ้า แรงต่ำจะใช้ สายส่งเหนือพื้นดินแต่ในเขตเมืองอาจใช้สายเคเบิลใต้ดินได้ สายส่งไฟฟ้าแรงต่ำใช้พื้นที่น้อยกว่าและโครงสร้างง่ายกว่า การฝังสายใต้ดินจึงทำได้ง่ายกว่า

ไม่มีเส้นแบ่งที่ตายตัวระหว่างการส่งกำลังไฟฟ้าระดับรองและการส่งกำลังไฟฟ้า หรือการส่งกำลังไฟฟ้าระดับรองและการกระจายกำลังไฟฟ้า ช่วงแรงดันไฟฟ้าของทั้งสองระบบทับซ้อนกัน แรงดันไฟฟ้า 69  kV, 115  kV และ 138  kV มักใช้สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าระดับรองในอเมริกาเหนือ เมื่อระบบไฟฟ้าพัฒนาขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่เคยใช้สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าก็ถูกนำมาใช้สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าระดับรอง และแรงดันไฟฟ้าสำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าระดับรองก็กลายเป็นแรงดันไฟฟ้าสำหรับการกระจายกำลังไฟฟ้า เช่นเดียวกับการส่งกำลังไฟฟ้า การส่งกำลังไฟฟ้าระดับรองส่งกำลังไฟฟ้าในปริมาณมาก และเช่นเดียวกับการกระจายกำลังไฟฟ้า การส่งกำลังไฟฟ้าระดับรองครอบคลุมพื้นที่แทนที่จะเป็นเพียงจุดต่อจุด^{[ 35 ]}

การส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูงช่วยลดการสูญเสียเนื่องจากความต้านทานในระยะทางไกล ประสิทธิภาพนี้ทำให้สามารถส่งพลังงานที่ผลิตได้ไปยังโหลดได้ในสัดส่วนที่มากขึ้น

ในแบบจำลองอย่างง่าย โครงข่ายไฟฟ้าจะส่งกระแสไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดันในอุดมคติที่มีแรงดันไฟฟ้า${\displaystyle V}$ส่งมอบพลังงาน${\displaystyle P_{V}}$) ไปยังจุดบริโภคจุดเดียว ซึ่งจำลองโดยความต้านทาน${\displaystyle R}$เมื่อสายไฟยาวมากพอที่จะมีความต้านทานสูง${\displaystyle R_{C}}$.

ถ้าตัวต้านทานต่ออนุกรมกันโดยไม่มีหม้อแปลงคั่นกลาง วงจรจะทำหน้าที่เป็นตัวแบ่งแรงดันเนื่องจากกระแสไฟฟ้าเท่ากัน${\displaystyle I={\frac {V}{R+R_{C}}}}$กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านความต้านทานของสายไฟและอุปกรณ์ที่ใช้พลังงาน ดังนั้น พลังงานที่ใช้งานได้ ( ณ จุดที่ใช้พลังงาน) คือ:

${\displaystyle P_{R}=V_{2}\times I=V{\frac {R}{R+R_{C}}}\times {\frac {V}{R+R_{C}}}={\frac {R}{R+R_{C}}}\times {\frac {V^{2}}{R+R_{C}}}={\frac {R}{R+R_{C}}}P_{V}}$

หม้อแปลงในอุดมคติควรแปลงไฟฟ้าแรงสูง กระแสต่ำ ให้เป็นไฟฟ้าแรงต่ำ กระแสสูง โดยมีอัตราส่วนแรงดันต่อไฟฟ้าเท่ากับเท่าใด${\displaystyle a}$(กล่าวคือ แรงดันไฟฟ้าถูกแบ่งโดย${\displaystyle a}$และกระแสไฟฟ้าจะถูกคูณด้วย${\displaystyle a}$ในสาขารอง (เมื่อเทียบกับสาขาหลัก) วงจรก็จะเทียบเท่ากับตัวแบ่งแรงดันอีกครั้ง แต่ในตอนนี้สายไฟจะมีค่าความต้านทานปรากฏเพียงเท่านั้น${\displaystyle R_{C}/a^{2}}$พลังงานที่มีประโยชน์จึงเป็นดังนี้:

${\displaystyle P_{R}=V_{2}\times I_{2}={\frac {a^{2}R\times V^{2}}{(a^{2}R+R_{C})^{2}}}={\frac {a^{2}R}{a^{2}R+R_{C}}}P_{V}={\frac {R}{R+R_{C}/a^{2}}}P_{V}}$

สำหรับ${\displaystyle a>1}$(เช่น การแปลงแรงดันสูงเป็นแรงดันต่ำใกล้จุดใช้งาน) ทำให้พลังงานส่วนใหญ่จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกส่งไปยังจุดใช้งาน และสูญเสียไปกับความร้อนจูล น้อย ลง

คุณลักษณะปลายทางของสายส่งคือแรงดันและกระแสที่ปลายส่ง (S) และปลายรับ (R) สายส่งสามารถจำลองได้เป็นกล่องดำและใช้เมทริกซ์ส่งกำลังขนาด 2x2  ใน การจำลองพฤติกรรมของมัน ดังนี้:

${\displaystyle {\begin{bmatrix}V_{\mathrm {S} }\\I_{\mathrm {S} }\\\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}A&B\\C&D\\\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}V_{\mathrm {R} }\\I_{\mathrm {R} }\\\end{bเมทริกซ์}}}$

ถือว่าสายส่งนี้เป็นเครือข่ายสมมาตรแบบสองทาง หมายความว่าสามารถสลับป้ายกำกับรับและส่งได้โดยไม่มีผลกระทบใดๆ เมทริกซ์การส่งสัญญาณTมีคุณสมบัติดังนี้:

• ${\displaystyle \det(T)=AD-BC=1}$
• ${\displaystyle A=D}$

พารามิเตอร์A , B , CและDจะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับว่าแบบจำลองที่ต้องการจัดการกับความต้านทาน ( R ), ความเหนี่ยวนำ ( L ), ความจุ ( C ) และ ค่าการนำไฟฟ้า แบบขนาน (หรือแบบรั่ว) ( G ) ของสายส่งอย่างไร

แบบจำลองหลักสี่แบบ ได้แก่ การประมาณค่าเส้นสั้น การประมาณค่าเส้นกลาง การประมาณค่าเส้นยาว (ด้วยพารามิเตอร์แบบกระจาย) และเส้นที่ไม่สูญเสีย ในแบบจำลองเหล่านี้ ตัวอักษรตัวใหญ่ เช่นRหมายถึงปริมาณรวมที่คำนวณจากความยาวเส้นทั้งหมด และตัวอักษรตัวเล็ก เช่นcหมายถึงปริมาณต่อหน่วยความยาว

เส้นที่ไม่สูญเสียข้อมูล

การประมาณค่าสายส่งแบบไม่สูญเสียพลังงานนั้นมีความแม่นยำน้อยที่สุด โดยทั่วไปจะใช้กับสายส่งระยะสั้นที่ค่าความเหนี่ยวนำมีค่ามากกว่าค่าความต้านทานมาก สำหรับการประมาณค่านี้ แรงดันและกระแสไฟฟ้าจะมีค่าเท่ากันทั้งที่ต้นทางและปลายทาง

อิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะเป็นค่าจริงบริสุทธิ์ ซึ่งหมายความว่ามีค่าความต้านทานสำหรับอิมพีแดนซ์นั้น และมักเรียกว่าอิมพีแดนซ์กระชาก เมื่อสายส่งที่ไม่มีการสูญเสียถูกต่อกับอิมพีแดนซ์กระชาก แรงดันไฟฟ้าจะไม่ลดลง แม้ว่ามุมเฟสของแรงดันไฟฟ้าและกระแสจะหมุนไป แต่ขนาดของแรงดันไฟฟ้าและกระแสยังคงที่ตลอดสาย สำหรับโหลด >  SIL แรงดันไฟฟ้าจะลดลงจากปลายส่ง และสายส่งจะใช้ VARs สำหรับโหลด <  SIL แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นจากปลายส่ง และสายส่งจะสร้าง VARs

ระบบไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (HVDC) ใช้ในการส่งพลังงานปริมาณมากในระยะทางไกล หรือสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างโครงข่ายไฟฟ้าที่ไม่ซิงโครนัสกัน เมื่อส่งพลังงานไฟฟ้าในระยะทางไกลมาก พลังงานที่สูญเสียไปในการส่งไฟฟ้ากระแสสลับจะมากพอสมควร และการใช้ไฟฟ้ากระแสตรงจะประหยัดกว่า สำหรับสายส่งระยะไกล การสูญเสียที่ต่ำกว่า (และต้นทุนการก่อสร้างสายส่งไฟฟ้ากระแสตรงที่ลดลง) สามารถชดเชยต้นทุนของสถานีแปลงไฟฟ้าที่จำเป็นในแต่ละปลายทางได้

HVDC ใช้สำหรับสายเคเบิลใต้น้ำที่มี ความยาวมาก ซึ่งไม่สามารถใช้ AC ได้เนื่องจากความจุของสายเคเบิล^{[ 36 ]}ในกรณีเหล่านี้ จะใช้ สายเคเบิลแรงดันสูง พิเศษ ระบบ HVDC ใต้น้ำมักใช้เพื่อเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าของเกาะต่างๆ เช่น ระหว่างบริเตนใหญ่และทวีปยุโรประหว่างบริเตนใหญ่และไอร์แลนด์ ระหว่างแทสเมเนียและแผ่นดินใหญ่ของออสเตรเลีย ระหว่างเกาะเหนือและเกาะใต้ของนิวซีแลนด์ ระหว่างนิวเจอร์ซีย์และนครนิวยอร์กและระหว่างนิวเจอร์ซีย์และลองไอส์แลนด์มีการติดตั้งการเชื่อมต่อใต้น้ำที่มีความยาวถึง600 กิโลเมตร (370 ไมล์) ^{[ 37 ]} 

ระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (HVDC) สามารถใช้ควบคุมปัญหาของโครงข่ายไฟฟ้าได้ กำลังไฟฟ้าที่ส่งผ่านสายส่งไฟฟ้ากระแสสลับจะเพิ่มขึ้นเมื่อมุมเฟสระหว่างแรงดันต้นทางและปลายทางเพิ่มขึ้น แต่หากมุมเฟสใหญ่เกินไป จะทำให้ระบบที่ปลายทั้งสองข้างไม่สอดคล้องกัน เนื่องจากกำลังไฟฟ้าที่ไหลในระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสตรงถูกควบคุมอย่างอิสระจากเฟสของเครือข่ายไฟฟ้ากระแสสลับที่เชื่อมต่อ ดังนั้นจึงไม่มีข้อจำกัดเรื่องมุมเฟส และระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสตรงจึงสามารถส่งกำลังไฟฟ้าได้เต็มพิกัดเสมอ ดังนั้น ระบบส่งกำลังไฟฟ้ากระแสตรงจึงช่วยรักษาเสถียรภาพของโครงข่ายไฟฟ้ากระแสสลับที่ปลายทั้งสองข้าง เนื่องจากสามารถควบคุมการไหลของกำลังไฟฟ้าและมุมเฟสได้อย่างอิสระ

ยกตัวอย่างเช่น การปรับการไหลของกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) บนสายส่งสมมติระหว่างซีแอตเติลและบอสตันจะต้องปรับเฟสสัมพัทธ์ของโครงข่ายไฟฟ้าสองภูมิภาค ซึ่งเป็นเรื่องปกติในระบบไฟฟ้ากระแสสลับ แต่ก็อาจเกิดการหยุดชะงักได้เมื่อส่วนประกอบของระบบไฟฟ้ากระแสสลับเสียหายและทำให้เกิดภาระที่ไม่คาดคิดบนโครงข่าย ในทางกลับกัน หากใช้สายส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (HVDC) การเชื่อมต่อดังกล่าวจะเป็นดังนี้:

• แปลงระบบ AC ในซีแอตเติลให้เป็น HVDC;
• ใช้ระบบส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (HVDC) สำหรับการส่งไฟฟ้าข้ามประเทศระยะทาง3,000 ไมล์ (4,800 กิโลเมตร) และ 
• แปลงระบบจ่ายไฟแรงสูงกระแสตรง (HVDC) ให้เป็นระบบไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่ซิงโครไนซ์กับระบบท้องถิ่นในบอสตัน

(และอาจรวมถึงเมืองอื่นๆ ที่ให้ความร่วมมือตามเส้นทางส่งไฟฟ้าด้วย) ระบบดังกล่าวอาจมีโอกาสล้มเหลวน้อยลงหากบางส่วนของระบบหยุดทำงานกะทันหัน ตัวอย่างหนึ่งของสายส่งไฟฟ้ากระแสตรงระยะยาวคือPacific DC Intertieซึ่งตั้งอยู่ในภาคตะวันตกของสหรัฐอเมริกา

ปริมาณพลังงานที่สามารถส่งผ่านสายส่งไฟฟ้าได้นั้นแตกต่างกันไปตามความยาวของสายส่ง ความร้อนที่เกิดขึ้นกับตัวนำไฟฟ้าในสายส่งระยะสั้นเนื่องจากการสูญเสียพลังงานในสายส่งนั้นเป็นตัวกำหนดขีดจำกัดทางความร้อน หากดึงกระแสไฟฟ้ามากเกินไป ตัวนำอาจหย่อนตัวลงใกล้พื้นดินมากเกินไป หรือตัวนำและอุปกรณ์อาจร้อนเกินไป สำหรับสายส่งที่มีความยาวปานกลางประมาณ100 กิโลเมตร (62 ไมล์)ขีดจำกัดจะถูกกำหนดโดยแรงดันตกในสายส่ง สำหรับสายส่งไฟฟ้ากระแสสลับที่ยาวกว่านั้นความเสถียรของระบบจะกลายเป็นปัจจัยจำกัด โดยประมาณแล้ว พลังงานที่ไหลผ่านสายส่งไฟฟ้ากระแสสลับจะเป็นสัดส่วนกับค่าโคไซน์ของมุมเฟสของแรงดันและกระแสที่ปลายสาย

มุมนี้จะแตกต่างกันไปตามภาระของระบบ ไม่ควรให้มุมเข้าใกล้ 90 องศา เพราะกำลังไฟฟ้าที่ไหลผ่านจะลดลงในขณะที่การสูญเสียจากความต้านทานยังคงอยู่ ผลคูณของความยาวสายส่งและภาระสูงสุดจะแปรผันโดยประมาณกับกำลังสองของแรงดันไฟฟ้าของระบบ ตัวเก็บประจุแบบอนุกรมหรือหม้อแปลงเฟสจะถูกใช้ในสายส่งยาวเพื่อเพิ่มเสถียรภาพ สายส่ง HVDC มีข้อจำกัดเพียงแค่ขีดจำกัดด้านความร้อนและแรงดันตกเท่านั้น เนื่องจากมุมเฟสไม่มีความสำคัญ

การทำความเข้าใจการกระจายอุณหภูมิไปตามเส้นทางของสายเคเบิลเป็นไปได้ด้วยการนำ ระบบ ตรวจวัดอุณหภูมิแบบกระจาย (DTS) มาใช้ ซึ่งสามารถวัดอุณหภูมิได้ตลอดแนวสายเคเบิล หากไม่มีระบบเหล่านี้ กระแสไฟฟ้าสูงสุดมักจะถูกกำหนดโดยคำนึงถึงความสมดุลระหว่างการทำความเข้าใจสภาวะการทำงานและการลดความเสี่ยง ระบบตรวจสอบนี้ใช้ใยแก้วนำแสง แบบพาสซีฟ เป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ โดยอาจติดตั้งไว้ภายในสายเคเบิลแรงดันสูงหรือติดตั้งภายนอกบนฉนวนของสายเคเบิลก็ได้

สำหรับสายเคเบิลเหนือศีรษะ เส้นใยจะถูกรวมเข้ากับแกนกลางของสายเฟส โซลูชันการประเมินความสามารถในการรับน้ำหนักของสายเคเบิลแบบไดนามิก (DCR) และการประเมินความสามารถในการรับความร้อนแบบเรียลไทม์ (RTTR) ที่ผสานรวมเข้าด้วยกัน ทำให้สามารถใช้งานเครือข่ายได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถคาดการณ์พฤติกรรมของระบบส่งสัญญาณเพื่อสะท้อนการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญต่อสภาวะการทำงานเริ่มต้นได้

เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่ปลอดภัยและคาดการณ์ได้ ส่วนประกอบของระบบจึงถูกควบคุมด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สวิตช์ เบรกเกอร์วงจร และโหลด แรงดันไฟฟ้า กำลังไฟฟ้า ความถี่ ตัวประกอบโหลด และความน่าเชื่อถือของระบบส่งกำลังได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่คุ้มค่า

ผู้ควบคุมระบบส่งไฟฟ้าต้องการระบบสื่อสารที่เชื่อถือได้เพื่อบริหารจัดการระบบส่งไฟฟ้าและโรงงานผลิตและจำหน่ายไฟฟ้าที่เกี่ยวข้อง รีเลย์ป้องกันการตรวจ จับความผิดพลาด ที่ปลายสายแต่ละด้านต้องสื่อสารกันเพื่อตรวจสอบการไหลของกระแสไฟฟ้า เพื่อให้สามารถตัดกระแสไฟฟ้าออกจากตัวนำหรืออุปกรณ์ที่เกิดความผิดพลาดได้อย่างรวดเร็วและฟื้นฟูสมดุลของระบบ การป้องกันสายส่งจากไฟฟ้าลัดวงจรและความผิดพลาดอื่นๆ มักมีความสำคัญมากจน ระบบโทรคมนาคม ของผู้ให้บริการสาธารณะไม่น่าเชื่อถือเพียงพอ ในขณะที่ในบางพื้นที่ห่างไกลไม่มีผู้ให้บริการสาธารณะ ระบบสื่อสารที่เกี่ยวข้องกับโครงการส่งไฟฟ้าอาจใช้:

• ไมโครเวฟ
• การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า
• ใยแก้วนำแสง

โดยทั่วไปแล้ว จะมีการติดตั้งสายนำร่องไปตามเส้นทางของสายส่งในระยะทางสั้นๆ เท่านั้น ไม่นิยมเช่าวงจรจากผู้ให้บริการสาธารณะ เนื่องจากผู้ให้บริการไม่สามารถควบคุมความพร้อมใช้งานได้

สายส่งสามารถใช้ในการส่งข้อมูลได้ ซึ่งเรียกว่าการสื่อสารผ่านสายส่งไฟฟ้า หรือPower-Line Communication (PLC) สัญญาณ PLC สามารถรับได้ง่ายด้วยวิทยุในช่วงคลื่นความถี่สูง

เส้นใยแก้วนำแสงสามารถรวมอยู่ในตัวนำแบบตีเกลียวของสายส่งไฟฟ้า หรือในสายชีลด์เหนือศีรษะได้ สายเคเบิลเหล่านี้เรียกว่าสายดินใยแก้วนำแสง ( OPGW ) บางครั้งก็ใช้สายเคเบิลแบบแยกต่างหาก คือ สายเคเบิลแบบไดอิเล็กทริกทั้งหมดที่รองรับตัวเองได้ ( ADSS ) ซึ่งยึดติดกับคานขวางของสายส่งไฟฟ้า

ในบางเขตอำนาจศาล เช่นรัฐมินนิโซตาห้ามบริษัทส่งพลังงานขายแบนด์วิดท์การสื่อสารส่วนเกินหรือทำหน้าที่เป็นผู้ให้บริการ โทรคมนาคมสาธารณะ อย่างไรก็ตาม ในกรณีที่โครงสร้างกฎระเบียบอนุญาต บริษัทสาธารณูปโภคสามารถขายความจุในใยแก้วนำแสงที่ไม่ได้ใช้งาน (extra dark fibers)ให้แก่ผู้ให้บริการโทรคมนาคมสาธารณะได้

โดยทั่วไปการส่งกระแสไฟฟ้าถือเป็นการผูกขาดโดยธรรมชาติแต่ไม่ได้เชื่อมโยงกับการผลิตโดยตรง^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}หลายประเทศควบคุมการส่งกระแสไฟฟ้าแยกต่างหากจากการผลิต

สเปนเป็นประเทศแรกที่จัดตั้งองค์กรส่งไฟฟ้าระดับภูมิภาคในประเทศนั้น การดำเนินงานด้านการส่งไฟฟ้าและตลาดไฟฟ้าแยกออกจากกัน ผู้ดำเนินการระบบส่งไฟฟ้าคือRed Eléctrica de España (REE) และผู้ดำเนินการตลาดไฟฟ้าขายส่งคือ Operador del Mercado Ibérico de Energía – Polo Español, SA (OMEL) OMEL Holding | Omel Holding ^{[ 45 ]}ระบบส่งไฟฟ้าของสเปนเชื่อมต่อกับระบบของฝรั่งเศส โปรตุเกส และโมร็อกโก

การจัดตั้ง RTO ในสหรัฐอเมริกาได้รับการกระตุ้นจากคำสั่ง 888 ของFERC เรื่องการส่งเสริมการแข่งขันในระดับค้าส่งผ่านบริการส่งไฟฟ้าแบบเปิดที่ไม่เลือกปฏิบัติโดยสาธารณูปโภค การกู้คืนต้นทุนที่ค้างชำระโดยสาธารณูปโภคและสาธารณูปโภคด้านการส่งไฟฟ้าซึ่งออกในปี 1996 ^{[ 46 ]}ในสหรัฐอเมริกาและบางส่วนของแคนาดา บริษัทส่งไฟฟ้าดำเนินการอย่างอิสระจากบริษัทผลิตไฟฟ้า แต่ในภาคใต้ของสหรัฐอเมริกา การบูรณาการในแนวดิ่งยังคงอยู่ ในภูมิภาคที่มีการแยกตัว เจ้าของระบบส่งไฟฟ้าและเจ้าของระบบผลิตไฟฟ้ายังคงมีปฏิสัมพันธ์กันในฐานะผู้เข้าร่วมตลาดที่มีสิทธิออกเสียงภายใน RTO ของตน RTO ในสหรัฐอเมริกาอยู่ภายใต้การกำกับดูแลของคณะกรรมการกำกับพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา

โครงการส่งไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ในสหรัฐอเมริกา ได้แก่สายเคเบิล Cross SoundจากShoreham รัฐนิวยอร์กไปยังNew Haven รัฐคอนเนตทิคัต สายส่ง Neptune RTS จากSayreville รัฐนิวเจอร์ซีย์ไปยังNew Bridge รัฐนิวยอร์กและPath 15ในแคลิฟอร์เนีย โครงการเพิ่มเติมกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนาหรือได้รับการเสนอทั่วสหรัฐอเมริกา รวมถึงLake Erie Connectorซึ่งเป็นสายส่งใต้น้ำที่เสนอโดย ITC Holdings Corp. เพื่อเชื่อมต่อออนแทรีโอกับหน่วยงานที่ให้บริการโหลดในภูมิภาค PJM Interconnection ^{[ 47 ]}

ออสเตรเลียมีสายส่งเชื่อมต่อระหว่างประเทศที่ไม่ได้รับการควบคุมหรือตามกลไกตลาดเพียงสายเดียว คือBasslinkซึ่งเชื่อมต่อระหว่างแทสเมเนียและวิกตอเรียสายส่ง DC สองสายที่เดิมทีถูกนำมาใช้เป็นสายส่งเชื่อมต่อตามกลไกตลาด ได้แก่DirectlinkและMurraylinkได้ถูกแปลงเป็นสายส่งเชื่อมต่อที่ได้รับการควบคุม^{[ 48 ]}

อุปสรรคสำคัญต่อการนำระบบส่งไฟฟ้าเชิงพาณิชย์มาใช้ในวงกว้างคือความยากลำบากในการระบุว่าใครเป็นผู้ได้รับประโยชน์จากสิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าว เพื่อให้ผู้ได้รับประโยชน์จ่ายค่าธรรมเนียม นอกจากนี้ ยังเป็นเรื่องยากสำหรับสายส่งไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ที่จะแข่งขันได้ เมื่อสายส่งไฟฟ้าทางเลือกได้รับการอุดหนุนจากบริษัทสาธารณูปโภคที่มีฐานอัตราค่าบริการแบบผูกขาดและควบคุม^{[ 49 ]}ในสหรัฐอเมริกา คำสั่ง 1000 ของ FERCที่ออกในปี 2010 พยายามลดอุปสรรคต่อการลงทุนของบุคคลที่สามและการสร้างสายส่งไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ในกรณีที่พบว่ามีความต้องการนโยบายสาธารณะ^{[ 50 ]}

ต้นทุนการส่งไฟฟ้าแรงสูงค่อนข้างต่ำ เมื่อเทียบกับต้นทุนอื่นๆ ทั้งหมดที่ประกอบเป็นค่าไฟฟ้าของผู้บริโภค ในสหราชอาณาจักร ต้นทุนการส่งไฟฟ้าอยู่ที่ประมาณ 0.2  เพนนีต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง เมื่อเทียบกับราคาไฟฟ้าที่ส่งถึงบ้านซึ่งอยู่ที่ประมาณ 10  เพนนีต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง^{[ 51 ]}

ระดับการใช้จ่ายเงินทุนในตลาดอุปกรณ์ส่งและจำหน่ายไฟฟ้าคาดว่าจะอยู่ที่ 128.9  พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2554 ^{[ 52 ]}

หลักฐานทางวิทยาศาสตร์กระแสหลักชี้ให้เห็นว่า รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังต่ำ ความถี่ต่ำ ที่เกี่ยวข้องกับกระแสไฟฟ้าในครัวเรือนและสายส่งไฟฟ้าแรงสูง ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพในระยะสั้นหรือระยะยาว

การศึกษาบางชิ้นไม่พบความเชื่อมโยงใดๆ ระหว่างการอาศัยอยู่ใกล้สายส่งไฟฟ้ากับการเกิดโรคหรือความเจ็บป่วยต่างๆ เช่น มะเร็ง การศึกษาในปี 1997 รายงานว่าไม่มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นของโรคมะเร็งหรือความเจ็บป่วยจากการอาศัยอยู่ใกล้สายส่งไฟฟ้า^{[ 53 ]}อย่างไรก็ตาม การศึกษาอื่นๆ รายงานความสัมพันธ์ทางสถิติระหว่างโรคต่างๆ กับการอาศัยหรือทำงานใกล้สายส่งไฟฟ้า ไม่มีการพิสูจน์ผลกระทบต่อสุขภาพในทางลบสำหรับผู้ที่ไม่ได้อาศัยอยู่ใกล้สายส่งไฟฟ้า^{[ 54 ]}

คณะกรรมการบริการสาธารณะแห่งรัฐนิวยอร์กได้ทำการศึกษา^{[ 55 ]}เพื่อประเมินผลกระทบต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นจากสนามไฟฟ้า การศึกษานี้วัดความแรงของสนามไฟฟ้าที่ขอบทางสัญจรที่มีอยู่แล้วบนสายส่งไฟฟ้า 765 kV ความแรงของสนามอยู่ที่ 1.6  kV/m และกลายเป็นมาตรฐานความแรงสูงสุดชั่วคราวสำหรับสายส่งไฟฟ้าใหม่ในรัฐนิวยอร์ก ความเห็นนี้ยังจำกัดแรงดันไฟฟ้าของสายส่งไฟฟ้าใหม่ที่สร้างในนิวยอร์กไว้ที่ 345  kV เมื่อวันที่ 11 กันยายน 1990 หลังจากการศึกษาความแรงของสนามแม่เหล็กที่คล้ายกัน NYSPSC ได้ออกแถลงการณ์นโยบายชั่วคราวเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กนโยบายนี้กำหนดมาตรฐานสนามแม่เหล็กที่ 200 mG ที่ขอบทางสัญจรโดยใช้พิกัดตัวนำปกติในฤดูหนาว เมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งของในชีวิตประจำวัน เครื่องเป่าผมหรือผ้าห่มไฟฟ้าสร้าง สนามแม่เหล็ก 100 mG – 500 mG ^{[ 56 ] [ 57 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การยื่นขออนุญาตสร้างสายส่งไฟฟ้าใหม่จะต้องมีการวิเคราะห์ระดับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กบริเวณขอบเขตทางผ่านคณะกรรมการกำกับดูแลกิจการสาธารณูปโภคโดยทั่วไปจะไม่แสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพ

ผลกระทบทางชีวภาพได้รับการยืนยันแล้วสำหรับการสัมผัสสนามแม่เหล็กระดับสูงเฉียบพลัน ที่สูงกว่า 100 μT (1 G ) (1,000 mG) ในสภาพแวดล้อมที่อยู่อาศัย การศึกษาหนึ่งรายงานว่า "มีหลักฐานจำกัดเกี่ยวกับการก่อมะเร็งในมนุษย์ และมีหลักฐานไม่เพียงพอเกี่ยวกับการก่อมะเร็งในสัตว์ทดลอง" โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวในเด็ก ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสัมผัสสนามแม่เหล็กความถี่ไฟฟ้าในที่อยู่อาศัยโดยเฉลี่ยที่สูงกว่า 0.3 μT (3 mG) ถึง 0.4 μT (4 mG) ระดับเหล่านี้เกินกว่าสนามแม่เหล็กความถี่ไฟฟ้าเฉลี่ยในบ้าน ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 0.07 μT (0.7 mG) ในยุโรป และ 0.11 μT (1.1 mG) ในอเมริกาเหนือ^{[ 58 ] [ 59 ]}           

ความแรงของสนามแม่เหล็กโลกตามธรรมชาติแตกต่างกันไปทั่วพื้นผิวโลก ระหว่าง 0.035  mT และ 0.07  mT (35  μT – 70  μT หรือ 350 mG – 700 mG) ในขณะที่มาตรฐานสากลสำหรับการสัมผัสอย่างต่อเนื่องกำหนดไว้ที่ 40  mT (400,000 mG หรือ 400  G) สำหรับประชาชนทั่วไป^{[ 58 ]}

สารควบคุมการเจริญเติบโตของต้นไม้และสารกำจัดวัชพืชอาจถูกนำมาใช้ในพื้นที่ทางเดินสายส่ง^{[ 60 ]}ซึ่งอาจมีผลกระทบต่อสุขภาพ

รัฐบาลกลางของสหรัฐอเมริการะบุว่าโครงข่ายไฟฟ้าของอเมริกามีความเสี่ยงต่อสงครามไซเบอร์ [ ^{69 ] [ 70 ] กระทรวง}ความมั่นคงแห่งมาตุภูมิของสหรัฐอเมริกาทำงานร่วมกับภาคอุตสาหกรรมเพื่อระบุช่องโหว่และช่วยให้ภาคอุตสาหกรรมเพิ่มความปลอดภัยของเครือข่ายระบบควบคุม^{[ 71 ]}

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2562 รัสเซียยอมรับว่ามีความเป็นไปได้ที่โครงข่ายไฟฟ้า ของตน จะถูกโจมตีทางไซเบอร์โดยสหรัฐอเมริกา^{[ 72 ]}นิวยอร์กไทมส์รายงานว่าแฮกเกอร์ชาวอเมริกันจากหน่วยบัญชาการไซเบอร์ของสหรัฐอเมริกาได้ฝังมัลแวร์ที่อาจสามารถก่อกวนโครงข่ายไฟฟ้าของรัสเซียได้^{[ 73 ]}

• ระบบความจุสูงสุด: 12 GW Zhundong–Wannan (准东-皖南)±1100  kV HVDC ^{[ 74 ] [ 75 ]}
• แรงดันไฟฟ้าสูงสุดในการส่ง (กระแสสลับ):
  • วางแผนไว้: 1.20  MV (แรงดันสูงพิเศษ) บนสาย Wardha-Aurangabad (อินเดีย) วางแผนที่จะใช้งานที่ 400 kV ในช่วงเริ่มต้น^{[ 76 ]}
  • ทั่วโลก: 1.15  MV (แรงดันสูงพิเศษ) บนสาย Ekibastuz-Kokshetau ( คาซัคสถาน ) (ใช้งานที่ 500kv)
• สายส่ง ไฟฟ้าคิตะ-อิวากิ (ญี่ปุ่น) เป็นสายส่งไฟฟ้า แบบสองวงจรที่ใหญ่ที่สุด
• หอคอยที่สูงที่สุด: สะพานข้ามแม่น้ำแยงซี (ประเทศจีน) (ความสูง: 345 เมตร หรือ 1,132 ฟุต )  
• สายส่งไฟฟ้าที่ยาวที่สุด: อินกา-ชาบา ( สาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก ) (ความยาว: 1,700 กิโลเมตร หรือ 1,056 ไมล์ )
• ช่วงสายส่งไฟฟ้าที่ยาวที่สุด: 5,376 เมตร (17,638 ฟุต)ที่สะพานอเมราลิก ( กรีนแลนด์ , เดนมาร์ก)  
• สายเคเบิลใต้น้ำที่ยาวที่สุด:
  • ณ วันที่ 29 ธันวาคม 2023 สายส่งไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง (HVDC) ทางบกและใต้น้ำที่ยาวที่สุดที่ยังใช้งานอยู่คือViking Linkซึ่งเชื่อมระหว่างสหราชอาณาจักรและเดนมาร์ก มีความยาว 765 กิโลเมตร แซงหน้า North Sea Link ที่มีความยาว 720 กิโลเมตร
  • นอร์ธซีลิงก์ (นอร์เวย์/สหราชอาณาจักร) – (ความยาวสายเคเบิลใต้น้ำ: 720 กิโลเมตร หรือ 447 ไมล์ )
  • NorNed , ทะเลเหนือ (นอร์เวย์/เนเธอร์แลนด์) – (ความยาวของสายเคเบิลใต้น้ำ: 580 กิโลเมตร หรือ 360 ไมล์ )
  • บาสส์ลิงก์ , ช่องแคบบาสส์ , (ออสเตรเลีย) – (ความยาวสายเคเบิลใต้น้ำ: 290 กิโลเมตร หรือ 180 ไมล์ , ความยาวรวม: 370.1 กิโลเมตร หรือ 230 ไมล์ )
  • เคเบิลบอลติกทะเลบอลติก (เยอรมนี/สวีเดน) – (ความยาวเคเบิลใต้น้ำ: 238 กิโลเมตร หรือ 148 ไมล์ , ความยาว เคเบิลกระแสตรงแรงสูง: 250 กิโลเมตร หรือ 155 ไมล์ , ความยาวรวม: 262 กิโลเมตร หรือ 163 ไมล์ )
• สายเคเบิลใต้ดินที่ยาวที่สุด:
  • Murraylink , Riverland / Sunraysia (ออสเตรเลีย) – (ความยาวสายเคเบิลใต้ดิน: 170 กิโลเมตร หรือ 106 ไมล์ )

• Grigsby, LL และคณะ. คู่มือวิศวกรรมพลังงานไฟฟ้า . สหรัฐอเมริกา: CRC Press. (2001). ISBN 0-8493-8578-4
• ฮิวส์, โทมัส พี. , เครือข่ายแห่งอำนาจ: การใช้ไฟฟ้าในสังคมตะวันตก 1880–1930 , สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์, บัลติมอร์ 1983 ISBN 0-8018-2873-2ภาพรวมที่ยอดเยี่ยมของการพัฒนาในช่วง 50 ปีแรกของการผลิตไฟฟ้าเชิงพาณิชย์
• ไรลีย์, เฮเลน (2008). การเชื่อมต่อประเทศ – โครงข่ายไฟฟ้าแห่งชาติของนิวซีแลนด์ 1886–2007 . เวลลิงตัน: ​​สตีล โรเบิร์ตส์.  376 หน้า. ISBN 978-1-877448-40-9.
• Pansini, Anthony J, EE, PE เดินสายไฟฟ้าใต้ดิน สหรัฐอเมริกา: Hayden Book Co, 1978. ISBN 0-8104-0827-9
• บริษัท เวสติงเฮาส์ อิเล็กทริก คอร์ปอเรชั่น " สิทธิบัตรการส่งกำลังไฟฟ้า; ระบบหลายเฟสของเทสลา " (การส่งกำลังไฟฟ้า; ระบบหลายเฟส; สิทธิบัตรของเทสลา )

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ การ ส่งกระแสไฟฟ้า

ค้นหาคำว่า "grid electricity"ใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี