สายส่งไฟฟ้าแรงสูงเป็นโครงสร้างที่ใช้ใน การส่ง และจำหน่ายพลังงานไฟฟ้าเพื่อส่งพลังงานไฟฟ้าไปในระยะทางไกล ประกอบด้วยตัวนำ หนึ่งตัวหรือมากกว่า (โดยทั่วไปเป็นจำนวนทวีคูณของสาม) ที่แขวนอยู่บนเสาหรือหอส่งเนื่องจากอากาศโดยรอบช่วยระบายความร้อนและเป็นฉนวน ที่ดี ในระยะทางยาว และยังช่วยให้สามารถตรวจสอบด้วยสายตาได้ สายส่งไฟฟ้าแรงสูงจึงเป็นวิธีการส่งพลังงานไฟฟ้าที่มีต้นทุนต่ำที่สุดสำหรับพลังงานไฟฟ้าปริมาณมาก

เสาสำหรับรองรับสายส่งทำจากไม้ (ไม้ธรรมชาติหรือไม้ลามิเนต) เหล็กหรืออะลูมิเนียม (ทั้งโครงสร้างแบบตาข่ายหรือเสาแบบท่อ) คอนกรีต และบางครั้งก็ใช้พลาสติกเสริมแรง ตัวนำไฟฟ้าเปลือยบนสายส่งโดยทั่วไปทำจากอะลูมิเนียม^{[ 1 ]} (ทั้งแบบธรรมดาหรือเสริมด้วยเหล็กหรือวัสดุผสม เช่น คาร์บอนและใยแก้ว) แม้ว่าจะมีการใช้สายทองแดงบ้างในการจ่ายแรงดันปานกลางและการเชื่อมต่อแรงดันต่ำไปยังสถานที่ของลูกค้า เป้าหมายหลักของการออกแบบสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะคือการรักษาระยะห่างที่เพียงพอระหว่างตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้ากับพื้นดินเพื่อป้องกันการสัมผัสกับสายส่งที่เป็นอันตราย และเพื่อให้การรองรับที่เชื่อถือได้สำหรับตัวนำ ความทนทานต่อพายุ น้ำหนักของน้ำแข็ง แผ่นดินไหว และสาเหตุความเสียหายอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้น^{[ 2 ]} ปัจจุบันสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะบางเส้นมีการใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าเกิน 765,000 โวลต์ระหว่างตัวนำเป็นประจำ โดยอาจมีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่านั้นในบางกรณี

ในอุตสาหกรรมไฟฟ้า สายส่งไฟฟ้าแรงสูงเหนือศีรษะจะถูกจำแนกตามช่วงแรงดันไฟฟ้า:

• แรงดันต่ำ (LV) – ต่ำกว่า 1000 โวลต์ ใช้สำหรับการเชื่อมต่อระหว่างลูกค้าที่อยู่อาศัยหรือลูกค้าเชิงพาณิชย์ขนาดเล็กกับบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้า
• แรงดันปานกลาง (MV; ระบบจำหน่าย) – ระหว่าง 1000 โวลต์ (1 กิโลโวลต์) ถึง 69 กิโลโวลต์ ใช้สำหรับการจำหน่ายในเขตเมืองและชนบท
• ระบบไฟฟ้าแรงสูง (HV; การส่งกระแสไฟฟ้าระดับต่ำกว่า 100  kV; การส่งกระแสไฟฟ้าหรือการส่งกระแสไฟฟ้าที่แรงดันเช่น 115  kV และ 138  kV) ใช้สำหรับการส่งกระแสไฟฟ้าในระดับย่อยและการส่งกระแสไฟฟ้าปริมาณมาก และการเชื่อมต่อกับผู้บริโภครายใหญ่มาก
• แรงดันไฟฟ้าสูงพิเศษ (EHV; การส่ง) – ตั้งแต่ 345 kV จนถึงประมาณ 800 kV ^{[ 3 ]}ใช้สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าสูงมากในระยะทางไกล
• Ultra high voltage (UHV) – higher than 800 kV. The Financial Times reported UHV lines are a "game changer", making a global electricity grid potentially feasible. StateGrid said that compared to conventional lines, UHV enables the transmission of five times more power, over six times the distance.^[4]

Structures for overhead lines take a variety of shapes depending on the type of line. Structures may be as simple as wood poles directly set in the earth, carrying one or more cross-arm beams to support conductors, or "armless" construction with conductors supported on insulators attached to the side of the pole. Tubular steel poles are typically used in urban areas. High-voltage lines are often carried on lattice-type steel towers or pylons. For remote areas, aluminum towers may be placed by helicopters.^[5][6] Concrete poles have also been used.^[2] Poles made of reinforced plastics are also available, but their high cost restricts application.

Each structure must be designed for the loads imposed on it by the conductors.^[2] The weight of the conductor must be supported, as well as dynamic loads due to wind and ice accumulation, and effects of vibration. Where conductors are in a straight line, towers need only resist the weight since the tension in the conductors approximately balances with no resultant force on the structure. Flexible conductors supported at their ends approximate the form of a catenary, and much of the analysis for construction of transmission lines relies on the properties of this form.^[2]

A large transmission line project may have several types of towers, with "tangent" ("suspension" or "line" towers, UK) towers intended for most positions and more heavily constructed towers used for turning the line through an angle, dead-ending (terminating) a line, or for important river or road crossings. Depending on the design criteria for a particular line, semi-flexible type structures may rely on the weight of the conductors to be balanced on both sides of each tower. More rigid structures may be intended to remain standing even if one or more conductors is broken. Such structures may be installed at intervals in power lines to limit the scale of cascading tower failures.^[2]

ฐานรากสำหรับโครงสร้างเสาส่งสัญญาณอาจมีขนาดใหญ่และมีราคาแพง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากสภาพพื้นดินไม่ดี เช่น ในพื้นที่ชุ่มน้ำ โครงสร้างแต่ละแห่งอาจมีความมั่นคงมากขึ้นโดยใช้ลวดค้ำยันเพื่อต้านทานแรงบางส่วนที่เกิดจากตัวนำไฟฟ้า

สายไฟฟ้าและโครงสร้างรองรับอาจก่อให้เกิดมลภาวะทางทัศนียภาพในบางกรณีจึงมีการฝังสายไฟลงใต้ดินเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ แต่การ " ฝังใต้ดิน " แบบนี้มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า จึงไม่เป็นที่นิยม

สำหรับโครงสร้าง เสาไฟฟ้าแรงสูงแบบไม้เดี่ยวจะปักเสาลงดิน จากนั้นจะมีคานขวางสามคานยื่นออกมาจากเสา โดยอาจวางสลับกันหรือวางไปด้านใดด้านหนึ่งก็ได้ ฉนวนจะถูกยึดติดกับคานขวางเหล่านั้น สำหรับโครงสร้างเสาไฟฟ้าแรงสูงแบบ "H" จะปักเสาลงดินสองต้น จากนั้นจะมีคานขวางวางอยู่ด้านบน โดยยื่นออกไปทั้งสองด้าน ฉนวนจะถูกยึดไว้ที่ปลายและตรงกลาง โครงสร้าง เสาโครงตาข่ายมีสองรูปแบบที่พบได้ทั่วไป รูปแบบหนึ่งมีฐานเป็นรูปพีระมิด จากนั้นมีส่วนแนวตั้งซึ่งมีคานขวางสามคานยื่นออกมา โดยทั่วไปจะวางสลับกัน ฉนวนรับแรงดึงจะถูกยึดติดกับคานขวาง อีกรูปแบบหนึ่งมีฐานเป็นรูปพีระมิดซึ่งยื่นออกไปที่จุดรองรับสี่จุด ด้านบนสุดจะวางโครงสร้างคล้ายโครงถักแนวนอน

บางครั้งมีการวางสายดินไว้ตามยอดหอคอยเพื่อป้องกันฟ้าผ่าสายดินแบบออปติคอลเป็นรุ่นที่ทันสมัยกว่า โดยมี ใย แก้วนำแสง ฝังอยู่ภายใน เพื่อการสื่อสาร สามารถติดตั้ง เครื่องหมายสายไฟเหนือศีรษะบนสายดินเพื่อให้เป็นไปตามคำแนะนำขององค์การการบินพลเรือนระหว่างประเทศ^{[ 7 ]} เครื่องหมายบางอันมีไฟกระพริบสำหรับเตือนในเวลากลางคืน

ฉนวนต้องรองรับตัวนำและทนต่อทั้งแรงดันไฟฟ้าใช้งานปกติและแรงดันไฟฟ้ากระชากเนื่องจากการสวิตช์และฟ้าผ่าโดยทั่วไปแล้วฉนวนแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก คือ แบบขา ซึ่งรองรับตัวนำอยู่เหนือโครงสร้าง และแบบแขวน ซึ่งตัวนำห้อยอยู่ใต้โครงสร้าง การประดิษฐ์ฉนวนรับแรงดึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้สามารถใช้แรงดันไฟฟ้าสูงขึ้นได้

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ความแข็งแรงทางไฟฟ้าที่จำกัดของฉนวนแบบพินสไตล์โทรเลขจำกัดแรงดันไฟฟ้าไว้ไม่เกิน 69,000 โวลต์ทั้งสองประเภทใช้กันทั่วไปที่แรงดันไฟฟ้าสูงถึงประมาณ 33 kV (69 kV ในอเมริกาเหนือ) ^{[ 2 ]}ที่แรงดันไฟฟ้าสูงกว่านั้น จะใช้เฉพาะฉนวนแบบแขวนสำหรับตัวนำเหนือศีรษะเท่านั้น

ฉนวนมักทำจากพอร์ เซเลนแบบเปียก หรือกระจกเสริมแรงโดยมีการใช้ฉนวนโพลีเมอร์เสริมใยแก้วเพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อระดับแรงดันไฟฟ้าสูงขึ้น ฉนวนโพลีเมอร์ ( ที่ทำจาก ยางซิลิโคน ) เป็นตัวเลือกที่มีต้นทุนต่ำกว่าและมีอายุการใช้งานสั้นกว่า จีนได้พัฒนาฉนวนโพลีเมอร์ที่มีแรงดันไฟฟ้าระบบสูงสุด 1100 kV แล้ว และอินเดียกำลังพัฒนาสายส่ง 1200 kV (แรงดันไฟฟ้าระบบสูงสุด) ซึ่งในขั้นต้นจะจ่ายแรงดัน 400 kV ก่อนที่จะอัพเกรดเป็นสายส่ง 1200 kV ^{[ 8 ]}

Suspension insulators are made of multiple units, with the number of unit insulator disks increasing at higher voltages. The number of disks is chosen based on line voltage, lightning withstand requirement, altitude, and environmental factors such as fog, pollution, or salt spray. In cases where these conditions are suboptimal, longer insulators must be used. Longer insulators with longer creepage distance for leakage current, are required in these cases. Strain insulators must be strong enough mechanically to support the full weight of the span of conductor, as well as loads due to ice accumulation, and wind.^[9]

Porcelain insulators may have a semi-conductive glaze finish, so that a small current (a few milliamperes) passes through the insulator. This warms the surface slightly and reduces the effect of fog and dirt accumulation. The semiconducting glaze also ensures a more even distribution of voltage along the length of the chain of insulator units.

Polymer insulators by nature have hydrophobic characteristics providing for improved wet performance. Also, studies have shown that the specific creepage distance required in polymer insulators is much lower than that required in porcelain or glass. Additionally, the mass of polymer insulators (especially in higher voltages) is approximately 50% to 30% less than that of a comparative porcelain or glass string. Better pollution and wet performance is leading to the increased use of such insulators.

Insulators for very high voltages, exceeding 200 kV, may have grading rings installed at their terminals. This improves the electric field distribution around the insulator and makes it more resistant to flash-over during voltage surges.

The most common conductor in use for transmission today is aluminum conductor steel reinforced (ACSR). Also seeing much use is all-aluminum-alloy conductor (AAAC). Aluminum is used because it has about half the weight of a comparable resistance copper cable (though larger diameter due to lower specific conductivity), as well as being cheaper.^[2] Copper was more popular in the past and is still in use, especially at lower voltages and for grounding.

แม้ว่าตัวนำขนาดใหญ่จะสูญเสียพลังงานน้อยกว่าเนื่องจากความต้านทานไฟฟ้า ต่ำกว่า แต่ก็มีราคาแพงกว่าตัวนำขนาดเล็ก กฎการเพิ่มประสิทธิภาพที่เรียกว่ากฎของเคลวิน (ตั้งชื่อตามลอร์ดเคลวิน ) ระบุว่าขนาดตัวนำที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสายส่งจะพบได้เมื่อต้นทุนของพลังงานที่สูญเสียไปในตัวนำเท่ากับดอกเบี้ย รายปี ที่จ่ายในส่วนของต้นทุนการก่อสร้างสายส่งเนื่องจากขนาดของตัวนำ ปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพมีความซับซ้อนมากขึ้นเนื่องจากปัจจัยเพิ่มเติม เช่น โหลดรายปีที่เปลี่ยนแปลง ต้นทุนการติดตั้งที่เปลี่ยนแปลง และขนาดของสายเคเบิลที่ผลิตโดยทั่วไป^{[ 2 ] [ 10 ]}

เนื่องจากตัวนำเป็นวัตถุที่มีความยืดหยุ่นและมีน้ำหนักสม่ำเสมอต่อหน่วยความยาว รูปทรงของตัวนำที่ขึงระหว่างเสาไฟฟ้าสองต้นจึงคล้ายกับเส้นโค้งแคทเทนารีความหย่อนของตัวนำ (ระยะทางแนวตั้งระหว่างจุดสูงสุดและจุดต่ำสุดของเส้นโค้ง) จะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิและภาระเพิ่มเติม เช่น น้ำแข็งที่ปกคลุม ต้องรักษาระยะห่างเหนือศีรษะขั้นต่ำเพื่อความปลอดภัย เนื่องจากอุณหภูมิและดังนั้นความยาวของตัวนำจะเพิ่มขึ้นตามกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น บางครั้งจึงสามารถเพิ่มความสามารถในการรับส่งกำลังไฟฟ้า (uprate) ได้โดยการเปลี่ยนตัวนำเป็นชนิดที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน ต่ำกว่า หรือมีอุณหภูมิใช้งาน ที่อนุญาตสูง กว่า

ตัวนำดังกล่าวซึ่งมีคุณสมบัติลดการหย่อนตัวเนื่องจากความร้อนเรียกว่าตัวนำแกนคอมโพสิตหรือตัวนำ HTLS ประเภท 4 ^{[ 11 ]}และรวมถึงชื่อแบรนด์จากผู้ผลิตต่างๆ เช่น ACCC, ACCR, HVCRC และ Losag ^{[ 12 ]}แทนที่จะใช้เส้นลวดแกนเหล็กซึ่งมักใช้เพื่อเพิ่มความแข็งแรงโดยรวมของตัวนำ ตัวนำ HTLS ใช้แกนคอมโพสิตที่ทำจากเส้นใยคาร์บอนเป็นหลัก ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนประมาณ 1/10 ของเหล็ก แม้ว่าแกนคอมโพสิตจะไม่นำไฟฟ้า แต่ก็มีน้ำหนักเบาและแข็งแรงกว่าเหล็กมาก ทำให้สามารถผสมอะลูมิเนียมได้มากขึ้นถึง 28% (โดยใช้เส้นลวดรูปทรงสี่เหลี่ยมคางหมูขนาดกะทัดรัด) โดยไม่ทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางหรือน้ำหนักลดลง ปริมาณอะลูมิเนียมที่เพิ่มเข้ามาช่วยลดการสูญเสียในสายส่งได้ 25 ถึง 40% เมื่อเทียบกับตัวนำอื่นๆ ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและน้ำหนักเท่ากัน ขึ้นอยู่กับกระแสไฟฟ้า ตัวนำแกนคาร์บอนมีคุณสมบัติการหย่อนตัวเนื่องจากความร้อนต่ำกว่า ทำให้สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้มากถึงสองเท่าเมื่อเทียบกับตัวนำอะลูมิเนียมทั้งหมด (AAC) หรือ ACSR

The power lines and their surroundings must be maintained by linemen, sometimes assisted by helicopters with pressure washers or circular saws which may work three times faster. However this work often occurs in the dangerous areas of the Helicopter height–velocity diagram,^[13][14][15] and the pilot must be qualified for this "human external cargo" method.^[16]

Bundle conductors

For transmission of power across long distances, high voltage transmission is employed. Transmission higher than 132 kV poses the problem of corona discharge, which causes significant power loss and interference with communication circuits. To reduce this corona effect, it is preferable to use more than one conductor per phase, or bundled conductors.^[17]

Bundle conductors consist of several parallel cables connected at intervals by spacers, often in a cylindrical configuration. The optimum number of conductors depends on the current rating, but typically higher-voltage lines also have higher current. American Electric Power^[18] is building 765 kV lines using six conductors per phase in a bundle. Spacers must resist the forces due to wind, and magnetic forces during a short-circuit.

Bundled conductors reduce the voltage gradient in the vicinity of the line. This reduces the possibility of corona discharge. At extra high voltage, the electric field gradient at the surface of a single conductor is high enough to ionize air, which wastes power, generates unwanted audible noise and interferes with communication systems. The field surrounding a bundle of conductors is similar to the field that would surround a single, very large conductor—this produces lower gradients which mitigates issues associated with high field strength. The transmission efficiency is improved as loss due to corona effect is countered.

Bundled conductors cool themselves more efficiently due to the increased surface area of the conductors, further reducing line losses. When transmitting alternating current, bundle conductors also avoid the reduction in ampacity of a single large conductor due to the skin effect. A bundle conductor also has lower reactance, compared to a single conductor.

แม้ว่าความต้านทานลมจะสูงกว่า แต่การสั่นสะเทือนที่เกิดจากลมสามารถลดลงได้ที่ตัวคั่นระหว่างกลุ่มตัวนำ ภาระจากน้ำแข็งและลมที่กระทำต่อตัวนำแบบรวมกลุ่มจะมากกว่าตัวนำเดี่ยวที่มีหน้าตัดรวมเท่ากัน และตัวนำแบบรวมกลุ่มนั้นติดตั้งยากกว่าตัวนำเดี่ยว

สายดิน

สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะมักติดตั้งตัวนำลงดิน (สายชีลด์ สายไฟฟ้าสถิต หรือสายดินเหนือศีรษะ) ตัวนำลงดินมักจะต่อลงดินที่ด้านบนของโครงสร้างรองรับ เพื่อลดโอกาสที่ฟ้าผ่าลงที่ตัวนำเฟสโดยตรง^{[ 19 ]}ในวงจรที่มีนิวทรัลต่อลงดิน ตัวนำลงดินยังทำหน้าที่เป็นเส้นทางขนานกับพื้นดินสำหรับกระแสไฟฟ้าลัดวงจร สายส่งไฟฟ้าแรงสูงมากอาจมีตัวนำลงดินสองตัว ซึ่งอาจอยู่ที่ปลายสุดของคานขวางที่สูงที่สุด ที่จุดเสารูปตัววีสองจุด หรือที่แขนขวางแยกต่างหาก สายส่งรุ่นเก่าอาจใช้ตัวป้องกันไฟกระชากทุกๆ สองสามช่วงแทนสายชีลด์ การกำหนดค่านี้มักพบในพื้นที่ชนบทของสหรัฐอเมริกา การป้องกันสายส่งจากฟ้าผ่าทำให้การออกแบบอุปกรณ์ในสถานีไฟฟ้าย่อยง่ายขึ้นเนื่องจากความเครียดบนฉนวนลดลง สายชีลด์บนสายส่งอาจรวมถึงใยแก้วนำแสง ( สายดินใยแก้วนำแสง /OPGW) ซึ่งใช้สำหรับการสื่อสารและการควบคุมระบบไฟฟ้า

ในสถานีแปลงกระแสไฟฟ้าแรงสูงแบบ HVDC บางแห่ง สายดินยังถูกใช้เป็นสายอิเล็กโทรดเพื่อเชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดลงดินที่อยู่ห่างไกล วิธีนี้ทำให้ระบบ HVDC สามารถใช้พื้นดินเป็นตัวนำเพียงเส้นเดียวได้ ตัวนำลงดินจะติดตั้งอยู่บนฉนวนขนาดเล็กที่เชื่อมต่อด้วยอุปกรณ์ป้องกันฟ้าผ่าเหนือตัวนำเฟส ฉนวนนี้ช่วยป้องกันการกัดกร่อนทางเคมีไฟฟ้าของเสาไฟฟ้าแรงสูง

สายส่งไฟฟ้าแรงดันปานกลางอาจใช้สายชีลด์หนึ่งหรือสองเส้น หรืออาจมีตัวนำที่ต่อลงดินอยู่ใต้ตัวนำเฟส เพื่อป้องกันอันตรายจากยานพาหนะหรืออุปกรณ์สูงที่อาจสัมผัสกับสายไฟที่มีกระแสไฟฟ้า รวมถึงใช้เป็นสายกลางในระบบต่อสายแบบวาย (Wye wiring systems)

ในสายส่งไฟฟ้าแรงสูงบางแห่งในอดีตสหภาพโซเวียต สายดินจะใช้สำหรับ ระบบ PLCและติดตั้งบนฉนวนที่เสาไฟฟ้าแรง สูง

แดมเปอร์

เนื่องจากสายส่งไฟฟ้าอาจเกิดการสั่น สะเทือน เนื่องจากแรงลม จึง มักมีการติดตั้งตัวลดแรง สั่นสะเทือนแบบ Stockbridgeไว้กับสายส่งเพื่อลดการสั่นสะเทือนดังกล่าว

สายส่งไฟฟ้าแรงสูงแบบกะทัดรัดต้องการพื้นที่ทางเดินน้อยกว่าสายส่งไฟฟ้าแรงสูงแบบมาตรฐาน ตัวนำไฟฟ้าต้องไม่วางชิดกันเกินไป ซึ่งสามารถทำได้โดยการใช้ช่วงสายส่งสั้นๆ และใช้คานขวางที่เป็นฉนวน หรือโดยการใช้ฉนวนคั่นระหว่างตัวนำไฟฟ้าในแต่ละช่วง แบบแรกสร้างได้ง่ายกว่าเพราะไม่ต้องใช้ฉนวนในแต่ละช่วง ซึ่งอาจติดตั้งและบำรุงรักษาได้ยาก

ตัวอย่างของเส้นกระชับ ได้แก่:

• สายส่งไฟฟ้าแรงสูงแบบกะทัดรัดของเมืองลุตสค์50°46′29″N 25°23′07″E / 50.774673°N 25.385215°E / 50.774673; 25.385215 ( จุดเริ่มต้นของสายส่งไฟฟ้าแรงสูงแบบกะทัดรัดของเมืองลุตสค์ )
• เส้นเหนือศีรษะแบบกะทัดรัดฮิลเพิร์ทเซา-ไวเซนบาค48°44′16″N 8°21′20″E / 48.737898°N 8.355660°E / 48.737898; 8.355660 ( จุดเริ่มต้นของ Hilpertsau-Weisenbach Powerline )

สายส่งขนาดกะทัดรัดอาจได้รับการออกแบบเพื่อยกระดับแรงดันไฟฟ้าของสายส่งที่มีอยู่เพื่อเพิ่มกำลังไฟฟ้าที่สามารถส่งผ่านได้บนเส้นทางที่มีอยู่^{[ 20 ]}

สายส่งไฟฟ้าแรงต่ำเหนือศีรษะอาจใช้ตัวนำเปลือยที่หุ้มด้วยฉนวนแก้วหรือเซรามิก หรือ ระบบ สายเคเบิลแบบมัดรวมเหนือศีรษะจำนวนตัวนำอาจมีตั้งแต่สองตัว (ส่วนใหญ่จะเป็นเฟสและนิวทรัล) ไปจนถึงหกตัว (ตัวนำสามเฟส นิวทรัล และสายดินแยกต่างหาก รวมถึงไฟถนนที่จ่ายไฟโดยสวิตช์ร่วม) กรณีทั่วไปคือสี่ตัว (ตัวนำสามเฟสและนิวทรัล โดยที่นิวทรัลอาจทำหน้าที่เป็นตัวนำสายดินป้องกันด้วย)

สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะหรือสายไฟเหนือรางใช้สำหรับส่งพลังงานไฟฟ้าให้กับรถราง รถโดยสารไฟฟ้า หรือรถไฟ สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะได้รับการออกแบบโดยใช้หลักการของสายไฟหนึ่งเส้นหรือมากกว่านั้นที่วางอยู่เหนือรางรถไฟ สถานีจ่ายไฟซึ่งตั้งอยู่เป็นระยะๆ ตลอดสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะจะจ่ายพลังงานจากโครงข่ายไฟฟ้าแรงสูง ในบางกรณีจะใช้ไฟฟ้ากระแสสลับความถี่ต่ำ และกระจายผ่าน เครือข่ายกระแสไฟฟ้า สำหรับระบบขับเคลื่อน โดยเฉพาะ

สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะบางครั้งก็ถูกนำมาใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับเสาอากาศส่งสัญญาณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งสัญญาณคลื่นยาว คลื่นกลาง และคลื่นสั้นอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อจุดประสงค์นี้ มักใช้สายส่งแบบเรียงสลับ (staggered array line) โดยสายตัวนำสำหรับจ่ายไฟลงดินของเสาอากาศส่งสัญญาณจะถูกติดตั้งไว้ด้านนอกของวงแหวน ในขณะที่ตัวนำภายในวงแหวนจะถูกยึดติดกับฉนวนที่นำไปสู่สายป้อนไฟฟ้าแรงสูงของเสาอากาศ

การใช้งานพื้นที่ใต้สายไฟฟ้าแรงสูงมีข้อจำกัด เนื่องจากวัตถุต้องไม่เข้าใกล้ตัวนำไฟฟ้าที่มีกระแสไฟมากเกินไป สายไฟฟ้าและโครงสร้างเหนือศีรษะอาจมีน้ำแข็งเกาะ ทำให้เกิดอันตรายได้ การรับสัญญาณวิทยุอาจบกพร่องได้ใต้สายไฟฟ้าแรงสูง ทั้งเนื่องจากการบังเสาอากาศรับสัญญาณโดยตัวนำไฟฟ้าเหนือศีรษะ และเนื่องจากการปล่อยประจุบางส่วนที่ฉนวนและจุดแหลมคมของตัวนำ ซึ่งทำให้เกิดสัญญาณรบกวนทางวิทยุ

ในบริเวณรอบสายส่งไฟฟ้าแรงสูง เป็นอันตรายหากกระทำการใดๆ ที่เสี่ยงต่อการรบกวน เช่น การเล่นว่าวหรือบอลลูน การใช้บันได หรือการใช้งานเครื่องจักร

สายส่งและสายจ่ายไฟฟ้าเหนือศีรษะใกล้สนามบินมักถูกทำเครื่องหมายไว้บนแผนที่ และตัวสายเองก็มักติดแผ่นสะท้อนแสงพลาสติกที่เห็นได้ชัดเจน เพื่อเตือนนักบินถึงการมีอยู่ของตัวนำไฟฟ้า

การก่อสร้างสายส่งไฟฟ้าแรงสูง โดยเฉพาะในพื้นที่ป่า อาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก การศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมสำหรับโครงการดังกล่าวอาจพิจารณาถึงผลกระทบจากการตัดไม้ทำลายป่า การเปลี่ยนแปลงเส้นทางการอพยพของสัตว์อพยพ การเข้าถึงของสัตว์นักล่าและมนุษย์ตามแนวสายส่ง การรบกวนแหล่งที่อยู่อาศัยของปลาบริเวณทางข้ามลำธาร และผลกระทบอื่นๆ

การบินทั่วไป การร่อนร่ม การร่อนร่มชูชีพ การกระโดดร่ม บอลลูน และการเล่นว่าว ต้องหลีกเลี่ยงการสัมผัสกับสายไฟฟ้าโดยไม่ได้ตั้งใจ ผลิตภัณฑ์ว่าวเกือบทุกชนิดมีคำเตือนให้ผู้ใช้หลีกเลี่ยงสายไฟฟ้า การเสียชีวิตเกิดขึ้นเมื่อเครื่องบินชนกับสายไฟฟ้า สายไฟฟ้าบางเส้นมีเครื่องหมายแสดงสิ่งกีดขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้กับทางวิ่งเครื่องบินหรือเหนือทางน้ำที่อาจรองรับการปฏิบัติการของเครื่องบินทะเล การวางสายไฟฟ้าบางครั้งใช้พื้นที่ที่ปกติแล้วจะใช้โดยเครื่องร่อนร่ม^{[ 21 ] [ 22 ]}

การส่งกระแสไฟฟ้าในระยะทางไกลครั้งแรกได้รับการสาธิตเมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม ค.ศ. 1729 โดยนักฟิสิกส์สตีเฟน เกรย์การสาธิตนี้ใช้เชือกป่านชื้นที่แขวนด้วยเส้นไหม (ในเวลานั้นยังไม่ทราบถึงความต้านทานต่ำของตัวนำโลหะ)

อย่างไรก็ตาม การใช้งานสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะในทางปฏิบัติครั้งแรกนั้นอยู่ในบริบทของการส่งโทรเลขในปี 1837 ระบบโทรเลขเชิงพาณิชย์แบบทดลองได้ขยายระยะทางไปไกลถึง 20  กิโลเมตร (13 ไมล์) การส่งกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นในปี 1882 ด้วยการส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูงครั้งแรกระหว่างมิวนิกและมีสบัค (60 กิโลเมตร) ในปี 1891 มีการก่อสร้างสายส่ง ไฟฟ้ากระแสสลับ สามเฟสสายแรกในงานนิทรรศการไฟฟ้านานาชาติที่แฟรงก์เฟิร์ตระหว่างเลาเฟนและแฟรงก์เฟิร์ต

ในปี ค.ศ. 1912 สายส่งไฟฟ้าแรงสูง 110 กิโลโวลต์สายแรกเริ่มใช้งาน ตามมาด้วยสายส่งไฟฟ้าแรงสูง 220 กิโลโวลต์สายแรกในปี ค.ศ. 1923 ในช่วงทศวรรษ ค.ศ. 1920 บริษัท RWE AG ได้สร้างสายส่งไฟฟ้าแรงสูงสำหรับแรงดันไฟฟ้านี้เป็นครั้งแรก และในปี ค.ศ. 1926 ได้สร้างสะพาน ข้าม แม่น้ำไรน์พร้อมเสาไฟฟ้าโวเออร์เดอ ซึ่งเป็นเสาสูง 138 เมตร จำนวนสองต้น

ในปี 1953 บริษัท American Electric Powerได้เปิดใช้งานสายส่งไฟฟ้าแรงสูง 345 kV สายแรก ใน สหรัฐอเมริกาใน ประเทศ เยอรมนีในปี 1957 สายส่งไฟฟ้าแรงสูง 380 kV สายแรกได้เริ่มใช้งาน (ระหว่างสถานีแปลงไฟฟ้าและเมือง Rommerskirchen) ในปีเดียวกันนั้น สายส่งไฟฟ้าแรงสูงที่ข้ามช่องแคบเมสซีนาได้เริ่มใช้งานในอิตาลี โดยเสาไฟฟ้า ของ สายส่งนี้ให้บริการจุดข้ามแม่น้ำเอลเบหมายเลข 1 ซึ่งถูกนำมาใช้เป็นต้นแบบในการสร้างจุดข้ามแม่น้ำเอลเบหมายเลข 2 ในช่วงครึ่งหลังของทศวรรษ 1970 ซึ่งเป็นช่วงที่มีการสร้างเสาไฟฟ้าแรงสูงที่สูงที่สุดในโลก ก่อนหน้านั้น ในปี 1952 สายส่งไฟฟ้าแรงสูง 380 kV สายแรกได้เริ่มใช้งานในสวีเดนโดยมีความยาว 1000  กิโลเมตร (625 ไมล์) เชื่อมระหว่างพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นทางตอนใต้และโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่ที่สุดทางตอนเหนือ ตั้งแต่ปี 1967 เป็นต้นมา ในรัสเซีย รวมถึงในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา ได้มีการสร้างสายส่งไฟฟ้าแรงสูงสำหรับแรงดัน 765 kV ในปี พ.ศ. 2528 ได้มีการสร้าง สายส่งไฟฟ้าแรงสูงเหนือศีรษะในสหภาพโซเวียตระหว่างKokshetauและสถานีไฟฟ้าที่Ekibastuzซึ่งเป็นสายส่งไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสที่ 1150 kV ในปี พ.ศ. 2542 ได้มีการสร้างสายส่งไฟฟ้าแรงสูงสายแรกที่ออกแบบมาสำหรับ 1000 kV โดยมี 2 วงจร คือสายส่งไฟฟ้า Kita-Iwakiในปี พ.ศ. 2545 ได้เริ่มก่อสร้างสายส่งไฟฟ้าแรงสูงเหนือศีรษะที่สูงที่สุดในประเทศจีน คือ สะพาน ข้ามแม่น้ำแยงซีซึ่งมีหอแขวนสูง346.5 เมตร (1,137 ฟุต) สองแห่ง และเริ่มให้บริการในปี พ.ศ. 2547 ^{[ 23 ]}  

ในศตวรรษที่ 21 การเปลี่ยนแกนเหล็กเป็นแกนคาร์บอนไฟเบอร์ ( การนำไฟฟ้าแบบใหม่ขั้นสูง ) กลายเป็นวิธีที่บริษัทสาธารณูปโภคสามารถเพิ่มกำลังการส่งไฟฟ้าโดยไม่ต้องเพิ่มพื้นที่ใช้งาน

สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะเป็นตัวอย่างหนึ่งของสายส่งไฟฟ้าที่ความถี่ของระบบไฟฟ้า สามารถทำการลดทอนความซับซ้อนที่เป็นประโยชน์ได้หลายอย่างสำหรับสายส่งที่มีความยาวทั่วไป สำหรับการวิเคราะห์ระบบไฟฟ้า ความต้านทานแบบกระจาย ความเหนี่ยวนำแบบอนุกรม ความต้านทานการรั่วไหลแบบขนาน และความจุแบบขนาน สามารถแทนที่ด้วยค่ารวมหรือเครือข่ายแบบง่ายที่เหมาะสมได้

• สายเคเบิลทางอากาศ
• ตัวนำควบม้า
• ไฟสัญญาณตัวนำ
• ความขัดแย้งในโครงการ CU
• สายเคเบิลเหนือศีรษะ
• สายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ
• การอนุรักษ์นกเหยี่ยว
• รางที่สาม
• ปฏิบัติการภายนอก
• สิ่งก่อสร้างพาดผ่านแม่น้ำที่ใช้สายส่งไฟฟ้าในสหราชอาณาจักร
• การตรวจสอบสายส่งไฟฟ้าแรงสูงแบบไร้สาย