互动科普

借助新一代硅开关可使电网以较高的效率和可靠性满足电力用户的需求。

电力的消费者是一批要求相当高的用户。在日常生活中已无孔不入、赋予从烤面包炉到机床等种种东西以复杂性能的硅芯片极易受其“电力膳食”中的无规律波动的影响。电源即使只中断交流电的一个交变周期(即只中断六十分之一秒)，也可能使计算机屏幕变成一片空白，干扰其它灵敏的电子设备。电力的用户不仅要求电力的质量好，而且也要求获得更多的电力。其结果是迫使电力传输网越来越接近于其运行的极限。但是，一系列的问题妨碍着电力的发展，而从美国的一个地方将电力输送到另一个地方则对电网的能力提出了挑战。所有这些因素增加了不稳定乃至停电的风险。

为了避免这类问题，管理电力输送的工程师们必须极其小心谨慎。他们使电网在远远低于其理论上的最大容量的状态下运行。这种运行方针减少了发生下述情况的可能性，即未曾预见到的需求突然增加或电网能力的突然丧失引起过载向外传播开来，直至席卷美国电力输送网的很大一部分。例如，在1965年l1月9日那个丢脸的夜晚，一场停电袭击了美国东北部绝大多数地方以及加拿大部分地区。电力公司还必须保留相当大的后备发电能力以作为对付这类突发事件的安全措施。

传统的设备不能使这项工作变得更容易一些。当工程师们启用额外的发电设备或用其它方法对付故障或需求的变化时，他们通常依靠笨重的机电开关(实质上就是家用断流器的巨型形式)，而这类开关需用好几个交流周期的时间来接通或关断电流。这些开关将它们自己的电噪声和潜在的不稳定性引入到输电系统中。它们不能用于连续的微调工作，但是为了充分发挥电力输送能力，所需要的正是这种微调。

开发高压硅开关可以为电力公司提供一种使它们能在满足其用户的需求时有效地对付经济上的制约因素的技术。以这类开关为基础的控制系统能够像集成电路控制数微瓦的小电流那样迅速而高效地调度以兆瓦计的大电流的流动。这些开关能够挡开一连串的停电，大大增强许多输电线路的有效容量。事实上，它们为控制电能的分配开辟了传统的机电式开关所无法利用的新途径。电力公司使用高压硅开关将能够供应更多的质量更好的电力，同时降低输电过程中的损耗，因而也就降低了它们必须发出的电量。

电能输送系统今日遇到的麻烦可以追溯到该行业的根源以及一个多世纪以前发生的T·爱迪生和G·威斯汀豪斯之间发生的一场激烈争论，即直流电与交流电孰优孰劣的问题。在直流电系统中，电荷仅朝一个方向流动，即从电力的生产者流向消费者。而在交流电系统中，电流的流动方向每秒钟都要改变许多次。某一终端在若干分之一秒之前是正电势，现在可能就变成了负电势(而在若干分之一秒后可能又变成了正电势)。一台由在磁场中旋转的线圈构成的简单发电机将产生交流电，因为线圈和磁场之间的相对取向每转半圈便颠倒一次。

爱迪生的第一座发电厂发的是直流电，该厂建于1882,年，它为下曼哈顿区提供照明用电。低压直流电是安全可靠的，且很容易控制。它的效率也非常之低：低压就意味着要用大电流，而电阻造成的损耗与输送的电流强度的平方成正比。这样，直流发电厂无法为在几英里之外生活或工作的用户提供服务。

这些局限性促使威斯汀豪斯力图采用交流电。交流电可以通过变压器转换为高压电以便有效地输送，然后又可以转换为低压电从而安全地使用。(变压器由两个互相盘绕的线圈构成；穿过初级绕组流动的具有某一电压的一股交流电在次级绕组中感应出具有另一电压的—股交流电；两个电压之比与各绕组的匝数有关。)

爱迪生对交流电的危险性提出了警告，交流电可能比具有同等电压的直流电更危险。然而，在1896年，当一条高压输电线路开始把尼亚加拉瀑布上修建的第一座水力发电站发出的电力输送到纽约州布法罗时．交流电的优点便一目了然了。随后修建了其它一些把相距很远的负载中心和发电厂连接起来的高压线路。现在美国和加拿大的绝大部分地区都连接在若干完全互连的交流电力系统之一上。

反对交流电的人的确也有一定的道理。交流电比直流电更难于控制。当负载变化时．线电压的波动情况是非常复杂的。电压的不稳定更有可能失控。之所以会出现这些问题，是因为交流电在传送它的导线周围会产生变化的电场和磁场；这些电场和磁场反过来又影响电流的流动。在理想情况下，穿过交流电线路流动的电力由一系列严格按照正弦波形起伏变化的电压和电流波构成，它们每秒钟改变极性120次。

如果在输电线路的任一点上，代表电压和电流的正弦波都是同步地起伏。则就说它们是“同相”，也就是它们之间的相角为零。当负载加于线路的一端时，电流就经过负载流动(做功并在做功的过程中产生热)：电荷的这一流动使线电压产生轻微的压降，因此电力是从线路的电压较高的一端流向电压较低的一端。

直流线路中电流与电压的关系仅取决于导线的电阻。但在传送交流电的线路中，电流与电压的关系由一个称为阻抗的复量决定。阻抗类似于电阻，但它随频率而改变。它不仅可以改变交流电的强度，而且可以改变其相位。例如，线圈具有一种称为感抗的阻抗，这种阻抗毫不阻碍直流电通过，但对迅速变化的电流它就构成了一个障碍。当一个电压突然加在简单的电感器(如线圈)上时．起初没有电流通过；仅在经过某一特征时间之后，电流才逐步增强到其最大值。因此，电压和电流可能进入异相状态：电压按时达到其正常值，但电流的增加却滞后一段时间。当工业交流电的正弦波形通过一个电感器时，电流的起伏便落在了电压的波峰和波谷的后面。此外，总的电压也下降了。

电容器——存储电荷的器件——具有一种按完全相反的方式起作用的阻抗。它们对迅速变化的电压几乎不起阻碍作用，但却完全不让直流电通过。由于电容器是电荷的存储装置，因此它们可以让大量电流在短时间内流过而不引起电压的显著变化。因此，在交流电系统中，电容使电流的正弦波领先于电压的正弦波。

通过交流线路输送的电力的量等于电流强度与电压之积。因此，电压和电流之间的两种相位失配中的任何一种都会使容量受到影响。究竟是电压的正弦波领先于电流的正弦波，还是电流的正弦波领先于电压的正弦波．其实是无关紧要的。

在真正的电力输送系统中．上述这些因素将会变得更加复杂。沿任何一条线路的阻抗都与导线及其它设备和电流产生的变化电磁场之间的相互作用有关。变压器和电机产生感抗，而电容器和较长的轻载输电线路则产生容抗。但是，当电流因这些畸变因素的作用而变化时，电容和电感效应的强度可能随它们而变，从而改变若干毫秒之前的平衡并引起电流再次发生变化。

控制阻抗对于电力的正常分配是至关重要的，但也是非常困难的。输电线路、变压器或电机一旦建造好，其阻抗就固定下来，不能轻易改变。在输电线路上接入串联电容器或电感器可以大幅度地改变输电线路的阻抗，但这一过程非常费时间，且不适用于快速控制电流。

阻抗和电流之间的相互作用使交流网络容易受几种不同类型的问题的影响，其中有环流(电流沿未预料到的路径流动)、大规模的不稳定性(电流发生激烈的、不可控制的波动)、线电压的控制不佳以及负载迅速变化时出现的小规模的不稳定。

当许多条线路将一个电力源与一个负载连接起来时(比如把安大略的水电站与纽约市的空调器连接起来)，便可能出现环流。电力不是取距离最短的路径流动，而是沿阻抗最小的线路流动。由安大略进出的预定流向曼哈顿的电力可能会通过远在西边(如俄亥俄和肯塔基)的输电线路流动。虽然这一段距离从地理上看比“直接”路径长，但阻抗却使它从电的角度上说比直接路径短得多。这一弯路对于其输电线路负担这些额外电力的电力公司来说可能是代价高昂的，因为在送往其它地方的路途中穿过的电流将占用部分输电能力，而电力公司本可用这部分输电能力为自己的用户服务。

大规模的不稳定是电力由高压输电网中的一点流向另一点时的流动特性造成的。电力总是从容量过剩的地区流向容量不足的地区，但是穿过特定线路传送的电力量(兆瓦数)与中间线路的阻抗有关，也与发送端和接收端的正弦波之间的相位差有关。相位差越太，传送的电力就越多。然而，如果相位角太大，则较小的相移也能够导致电流流动的幅度发生太变化。系统将变得不稳定，产生一种会引起广泛停电的扰动。电力公司对通过它们的高压线路调度的电力的数额加以限制，这样不稳定性仅会偶尔发生。但是，如果有某种办法抑制突然的波动，则电力流动量就能够增加。

除了调节相位角方面的问题以外，电力公司在保持恒定的线电压方面也可能遇到麻烦。例如，拥有许多大电机的工厂将相当大的感性负载接入了线路中。感抗趋向于使电压下降，这可能给连接在同一线路上的其它用户造成问题。相反，负载较轻的长线路，其电压可能上升到超出允许值。最后，诸如闪电、电力线路上的短路或负载的突然变化引起电压的不稳定。这些扰动中有些是不可控的，可能导致设备损坏甚至引起全面停电。输电系统固有阻抗通常会很快使电压恢复正常，但有时电感和电容的联合作用可能进一步加强电压的突升或突降。事实上，如果受到某些类型的周期性扰动的作用，电力系统可能出现副周波共振，此时该系统将会保持在每秒60周的标准频率之外的某些频率上振动的交流电波动。正常电力频率与这些杂散频率之间的相互作用可能使发电机剧烈振动，其振动能量可能大到足以使直径3英尺的钢轴解体。

输电系统中的扰动的起因和表现形式是复杂的，但对电力公司用户的影响则是始终如一的：耽误工作、打乱生产过程并损坏宝贵的设备。甚至连时间极短的扰动也可能使用户付出极高的代价。最近在对几家行业所作的一次调查中，威斯汀豪斯公司的工作人员发现，一次仅持续5个周波(即83毫秒)的停电使一家玻璃厂损失20万美元，而一次不超过5分钟的停电使一家半导体制造商损失50万美元。他们估计，美国每年遭受的这类损失的总额在30亿美元到50亿美元之间。

为了避免这类停电，许多公司投资于它们自己的电力调控设备，从不间断电源(UPS)到完整的发电设施等等。不间断电源可提供足够电力以渡过较短的停电期，而完整的发电设施则可提供工厂所需的全部后备电力。遗憾的是，现今的不间断电源技术的效率不高：流经此类装置的电能中有10％到20％白自丢失了。据估计每年要浪费掉30亿千瓦时的电量，其直接成本超过1亿美元。(还不用说使用额外的化石燃料以及修建新的电厂和输电线路的间接成本。)

为了寻找一种适当的方法以摆脱这种必须在代价昂贵的停电和浪费电能之间二者择一的局面，工程师们借助于半导体技术。在过去二十年间，工程师们开发了一类称为半导体闸流管的高电压、高功率电子器件。这类器件是直径为几英寸、厚为几分之一英寸的硅片，可在数千伏电压下通过数百安培乃至数千安培的电流。此外，由于它们能在远远低于一个交流周期的短暂时间内动作，因此可防止不稳定性破坏设备或引起停电。例如，半导体闸流管开关可以断开一条出了故障的输电线路并接入后备电源，而不打乱交流电的波形。以半导体闸流管为基础的系统对阻抗、电压、电流及相角的控制方式是机械开关所望尘莫及的。

电力公司借助这些器件能够增加现在因环流、稳定性或其它种种问题而受到限制的线路负载，从而改善输电网络的灵活性。实际上，在某些情况下，这类控制装置可以使关键的输电走廊的容量翻一番；这样电力公司就能够推迟建造新线路和新电厂。美国电力公司及若干国际分支机构的一个合作研究开发部门—— 电力研究所发明了“FACTS”这个术语(即“柔性交流输电系统)，以概括以半导体闸流管为基础的电路的广泛应用。

同常规晶体管和集成电路一样，新的高功率器件与掺了杂质的晶体硅的导电特性有关。典型的晶体管由两层掺磷或其它贡献自由电子的元素的硅(这两层称为负区，即n区)以及将这两层分开的另一层掺硼或其它接受自由电子的元素的硅(这一层称为正区，即p区)组成。在p层上施加一个小电压，就可以改变其导电性，从而开启或截止从一个n层流向另一n层的电流。

一般说来，当在p端施加一个正电压、在n端施加一个负电压时，电流便流过n型材料和p型材料之间的结。(n区的电流由带负电的电子携载，而p区的电流则由带正电的“空穴”携载，空穴是在本该有电子的地方缺失了电子而形成的。)一个p-n结(即二极管)允许电流仅沿一个方向流动，即由p区流向n区。这样一类器件也称为整流器，因为它们可把交流电转换为直流电。

半导体闸流管是功率电子器件的主力，它由四层构成，按p-n-p-n的次序排列。第一个p-n结起着二极管整流器的作用，它控制电流的方向。第二个p-n结则由栅极控制，因而起着开关的作用：施加在栅极(因而施加在p层)上的电压决定了第二个结——从而整个器件——是否导通。最简单的半导体闸流管是可控硅(SCR)；当可控硅表面p层的电压也为正时，只要向其栅极(从而也就是向被掩埋的p层)施加一个正电压，可控硅便被导通。电流随后流过整个器件。一旦整流器被导通，它就将持续导电而与栅极电压的高低无关，直至表面p层的电压又回复到零。

更复杂一点的是GTO(栅极断开)闸流管，它可在交流周期的任何一点上截断电流。这种器件中的第二个n层由多个沟道构成，它们全都埋置在相邻的P层中。这一P层由一个也分为多个沟道的栅极控制：当栅极上无电压时，电流便从P流向n。如果一个负电压加在栅极上，它便把电流从n沟道上引开，从而防止电流流过闸流管。GTO闸流管尚未投入实用，田纳西流域管理局预计在1995年在一条输电线路上安装能控制100兆瓦电力的GTO闸流管。

由于GTO器件要求电流流过许多狭窄的沟道，因而它们的效率不高，且其制造费用也比较昂贵。工程师们一直在研究其它一些更好的开关设计方案，这些开关所要求的控制电流要小得多，且能更快地导通或关断电流。一种这样的器件是MOS 控制半导体闸流管(MCT)。它是将常规的集成电路(“金属氧化物半导体”器件)蚀刻在构成闸流管主体的硅的顶部表面上而制成的。当在MOS电路的栅极上施加一个电压时，此电压产生的电场就增强埋置的P层的导电性从而使电流能流过。MCT器件现在处于相当早期的开发阶段上。现在投入市场的器件只能控制120千瓦的电力，出售给工业用户使用。用于电力公司的MCT器件预计将在1997年左右投入使用。

虽然FACTS器件比起现在用于控制高电流、高电压线路的动作缓慢的机电开关来具有明显的理论上的优势，但许多电力公司仍在等待固态技术变得可以应用且具有良好的成本—效益比后才在更广泛的规模上采用它。电力研究所目前正着力演示在几种关键用途中使用的FACTS控制器。第一个是固态次同步阻尼系统。第二种是闸流管控制的可变电容器系统，它可减少输电线路上的阻抗，从而控制并增加电力流量。速动调压器将能够防止重载线路上产生电压波动。最后，电力研究所正在推进相角调节器的应用以减少因环流而过载的输电线路上的电力。这些器件也可以增加未充分利用的线路上的电力流量。

虽然西部各州的电力公司多年来一直在用固定串联电容器来降低长的输电线路上的阻抗，但美国其余各州的电力公司却回避使用这类电容器，因为线路上的电容太大有可能使线路受到次同步共振的危害。这种低频振动一旦产生，就可能损坏发电机及其它设备。使用闸流管控制的串联电容器(TCSC)可避免这一危险。如果电力发生波动，闸流管就可以改变电容器接入电路的时期。这样该器件就起到了控制阻抗并抑制有害共振的作用。

1978年，电力研究所首次展示了用于控制电压并抑制电力系统振荡的以闸流管为基础的系统。1985年，该研究所又在南加利福尼亚州爱迪生公司所管辖的一条50万伏高压输电线路上安装了另一个用于抑制次同步振荡的系统。每个系统都使这些线路的输送能力有所提高。

1991年，作为FACTS计划的一部分，美国电力服务公司在西弗吉尼亚州查尔斯顿附近的一条34．5万伏线路安装的一个串联电容器组的一部分中试验了一个以闸流管为基础的开关。从那以后，西部地区电力管理局在亚利桑那州的一条长200英里的23万伏高压线的中点安装了一个类似的电容器系统以便进行试验。这个系统使该线路上传送的电力从300兆瓦增加到400兆瓦。邦纳维尔电力管理局在电力研究所的赞助下完成了一个大得多的TCSC系统，安装在俄勒冈中北地区的一条50万伏、2500兆瓦的输电线路上。这一装置是由通用电气公司制造的，它包括许多较小的电容器组。每个电容器组装有它自己的以闸流管为基础的控制器．这样工程师就能把电容精确地调节到需要的水平。邦纳维尔电力管理局期望这一系统在春季用电高峰期中将增加输电能力。事实上，初步研究表明，这类装置的投资可在不到1年的时间内收回。此外，这一装置的设计采用了高度模块化的形式，因此很容易改用在其它的输电线路上。

当这一闸流管控制的电容器系统在1993年底开始运行时，邦纳维尔电力管理局将检验对电容电流和功率的精确控制是否真的能抑制次同步共振。波特兰通用电气公司——它拥有一家靠近这个TCSC装置的发电厂——将参与这些试验。其它电力公司正在研究安装TCSC装置的好处。例如，佐治亚州南方公司服务局认为，如果在它的设施与田纳西流域管理局的设施的连接点上装一个闸流管控制的串联电感器系统而不是建造一条新的输电线路，那么就可以节约1.2亿美元。

电力研究所的下一个输电项目是自从七十年代以来就用于调节电压的技术的产物。在线路中接入一个电容器或电感器，就可以在下垂或浪涌危及稳定性时将电压维持在允许范围内。现在所使用的器件(称为SVC)．实际上就是一条通过电容器或电感器从输电线路连向地面的导线；闸流管开关决定电流是否能流过电容或电感器。当输电线路上的电压下降到正常电压值的80％以下时，这类简单的分流器的补偿能力便不再足以使电压上升到其正常水平了。

一类以GTO闸流管为基础的新型分流器可以比现有的基于可控硅的器件更好地完成补偿电压波动的任务。这种所谓静态电容器的工作原理不是改变分流器中的电容量或电感量，而是使用一种将精确定时的电压脉冲馈入输电线路以将其电压提高到正常值的直流电容器。GTO器件将此电容器与输电线路迅速地接通然后又断开——由此产生一个脉冲——在单单一个交流周期内可重复48次之多。这种新器件也可馈入与交流电正弦波的正常周波相抵消的脉冲，从而起到降低线路电压的作用。

在电力研究所的支持下，威斯汀豪斯公司及田纳西流域管理局正在田纳西州的约翰逊城附近建造一个以GTO为基础的静态电容器。该系统将负责调节一条50万伏输电线路和两条16．1万伏输电线路——它们由大型变压器连接起来——上的电压。此器件定于1995年投入运行。它将抑制50万伏线路上的电压，因为当负载较轻时该线路上的电压容易升高。同时它也可防止16．1万伏线路上的电压在高峰负荷期内下垂。此外，这一装置还有助于抑制邻近的一家电力公司的线路上已经开始出现的电压波动。如果不用这一装，田纳西流域管理局可能不得不建造另一条16．1万伏输电线路以给它的供电系统的这一片区提供足够的运行储备量，而这样做的费用将高昂得多。

静态电容器技术也有希望用于配电系统，在该系统中这种装置将为商业和工业用户提供可靠的高质量电力。当前电力公司不能用两条独立的冗余配电线路有效地为用户供电。当第一条线路出故障时，机械断流器使用户转到第二条线路上所花的时间太长。但是，固态断流器可在一个交流周期的时间内完成这一转换。基于GTO的调节装置可在这一转换过程中保持电压恒定，从而使设备不受影响。这类调节装置已在实验室中运行，最早可在1995年就投放市场。

比静态电容器更复杂的是闸流管控制的相角调节器，它可能也会在将来得到利用。这类装置由一台装有额外线圈的大型变压器构成，此线圈实际上可以引出电压，然后以相对于电流的不同相角将其重新注入。总的电压波形领先于或落后于电流波形的程度由电压重新注入时的确切相角决定。工程师们通过改变电压的相角，就可控制由输电线路的一端流到另一端的电力的量。闸流管控制穿过这一额外线圈的电的流动，从而决定穿过此装置的电力的电压及电流之间的相位关系。

一个示范项目现在正在研究之中：明尼苏达州国际瀑布城的一个闸流管控制的相角调节器(TCPR)将有助于控制把安大略水力公司和明尼苏达电力及照明公司连接起来的一条11．5万伏线路上的电力流。这一电力流的方向通常是随季节而变的，冬季期间电力流向北方，而在夏季期间则流向南方。但是，这两个系统之间的连接是比较薄弱的，一个电力系统上的电压很可能与另一个电力系统上的电压显著异相。增加这条线路的100兆瓦的输电能力要求对相角进行直接控制。否则，任何一个系统上的电压扰动所引起的相位失配可能很快就导致过载。

具体地说，国际瀑布城的TCPR装置将保护上述连接免受邻近的一条加拿大的50万伏输电线路的意外关闭所引起的电力浪涌的影响。这一保护措施将使电力公司经理可以把安全输电限度提高到150兆瓦。相角调节器也可能有助于抑制该地区的低频振荡。电力研究所负责指导详细的设计研究，但其实施至少是两年以后的事了。

虽然电力研究所主要是组织对若干关键的控制装置的研究工作，但被市场的发展前景所激发起来的制造商们已在开发其它各种各样的基于闸流管的控制装置。其中最平凡的一种或许是固态断流器。由于这类器件尚不适用于高压输电，因此它们最先将用于地方上的配电系统(这一点是与其它控制装置不同的)，在这类系统中它们只需传送数百千瓦而不是在输电系统中传送的数百兆瓦的电力。这些固态器件比对应的机械装置快得多，而且，由于它们不使用触点，其使用寿命也比机械开关长得多，因为开关断开时触点易被电弧所损坏。

更复杂的控制装置的一个实例是闸流管控制的串联电抗器(TCSR)．它是与闸流管控制的串联电容器相对应的感性器件。此器件增加阻抗，以降低线路上的负载或在突然发生故障时限制电流。同TCSC一样，TCSR也可在一瞬间(几微秒的时间内)投入运行。TCSR和TCSC配合起来可以代替相角调节器，且成本更低廉。TCSR技术将在九十年代后期为示范作好准备。

与此同时，闸流管控制的制动电阻器可以保护向长途输电线路供应电力的发电机不受突然失载的影响。没有这样的保护措施，向未加载的线路供电的发电机将开始加速运转，直至其损坏或不得不被断开。虽然机械控制的电阻器也可以对发电机进行制动，但是这类器件从未被电力工程师们所接受，因为它们只能突然一下接通或断开。它们在发生重大事故时是有用的，但它们引起的问题可能比避免的问题还要多。相反，闸流管控制的装置则可在只需要小幅度的制动动作时平缓地投入运行，而在出现事故时迅速地投入运行。预期制造商们将在九十年代结束之前推出示范的原型装置。

另一类很有发展前途的器件是闸流管控制的有源滤波器。这类装置处理的是电力质量而不是电力可靠性的问题。重型电气设备常常产生高次谐波——即频率为60周／秒的整数倍的电压波动——它们将反馈回电网中，引起电网的扰动。目前电力公司在某些易受谐波影响的线路上使用无源滤波器，此种滤波器只允许某些特定的频率通过。遗憾的是，无源滤波器使阻抗增加，从而浪费电能。相反，有源滤波器则是检查出谐波并用一个精确定时的反电压去抵消谐波。这类器件现在尚未走出实验室阶段。

综合起来，各种类型的高功率硅器件将使电力公司能够对电力的输送和分配实行前所未有的控制。无论对于电力公司还是对于用户，这一技术的经济效益都是非常可观的。下垂、瞬时停电以及分谐波共振等现象的减少可挽回这些问题每年所造成的数十亿美元损失的一部分，并可省下现在花在不问断电源上的数十亿美元。此外，电力公司输电线路上的“灵巧”电源装置所耗用的电力仅为它们传送的电力的1％，而现有装置耗用的电力却占其传送电力的10％到20％。

此外。固态控制器件能够使现今的输电网络的总的输送能力提高20％以至更多。例如，工程师们估计。在佛罗里达州的两条50万伏输电线路上加入闸流管控制的串联电容器，可以把输电容量从2000兆瓦增加到3000兆瓦 这样一笔投资可在不到一年的时间内收回。与修建新线路以增加相同的输电容量所花的费用相比较，美国全国的电力公司一年可节省60亿美元。

更重要的是，改善电力分配的灵活性将使电力在需要时更容易从一个地区调往另一个地区，这样各电力公司就可以减少其后备发电容量，而减少后备容量又可使电力公司能够推迟建造新的发电站。如果以闸流管为基础的器件能够把后备系数从目前的20％减少到15％，那么在今后25年中就可以不用兴建造价为500亿美元的发电站了。