Зависимость электрических величин при замыкании фазы на землю от режима нейтрали удобно рассмотреть по схеме рис. 1. В этой схеме режим нейтрали будет варьироваться изменением сопротивления в нейтрали (Х н или R н) или проводимости нейтрали 
.
Каждая единица длины любой сети обладает емкостью С и активным сопротивлением изоляции (из-за несовершенства ее) по отношению к земле. Распределенные вдоль линии емкости С и активные проводимости изоляции каждой фазы G представлены на рис. 1 в виде сосредоточенных емкостей
СА = СВ = СС = С Ф и проводимостей GА = GВ = GС. Тогда полные проводимости фаз относительно земли в комплексной форме будут иметь вид
UА = GА + j w СА; UВ = GВ + j w СВ; UС = GС + j w СС. (1)
Обычно активной проводимостью фазной изоляции G Ф относительно земли можно пренебречь по сравнению с емкостной и в расчетах не учитывать.
Напряжение между нейтралью системы и землей может быть определено в любом режиме работы по формуле
(2)
Примем, что 
(фаза А – основная), тогда 
,
где а – фазовый множитель, учитывающий сдвиг фаз
(3)
С учетом этого выражение (2) может быть записано в виде
(2,а)
Напряжения на неповрежденных фазах при несимметричных режимах определяются из выражений
(4)
Токи в фазах при несимметрии системы соответственно равны
(5)
Ток в нулевом проводнике определяется как
(6)
В сетях с изолированной нейтралью U н = 0 проводимость замкнутой на землю фазы, например, фазы А, равна
(7)
где R п - переходное сопротивление в месте замыкания.
Если пренебречь проводимостью фаз GА + GВ + GС, то проводимость замкнутой на землю фазы будет равна 
. Тогда напряжение смещения нейтрали
(8)
При металлическом замыкании на землю R п = 0, U н = - U ф и емкостный ток 
через место замыкания будет максимален и равен
(9)
В симметричном режиме UА + UВ + UС + U Ф и, учитывая, что 
, получим, что
I 3= - 3 U ф U ф = -3w СU ф. (10)
В сетях с компенсированной нейтралью (рис. 5) при замыкании какой-либо фазы на землю через место замыкания протекает емкостный ток замыкания на землю такой же величины, как и в сетях с изолированной нейтралью и индуктивный ток катушки I L, которые отличаются по фазе на угол 180о и, следовательно, они компенсируют друг друга. Если индуктивную проводимость катушки UL выбрать приблизительно равной сумме емкостных проводимостей фаз, то I 3 будет равен нулю. Теоретически точность компенсации равна ± 20 %, так как через место аварии кроме емкостного тока течет ток, обусловленный активной проводимостью катушки, и токи утечки, обусловленные состоянием изоляции сети, т. е. проводимостями GА, GВ, GС.
Результирующий ток замыкания на землю какой-либо фазы с нейтралью, заземленной через катушку (Lк), может быть определен из уравнения
(11)
которое можно преобразовать к виду
(12)
При условии резонанса, полагая, что rк << wLк
(13)
| Рис. 5. Схема замещения сети с нейтралью, заземленной через катушку индуктивности и пути протекания токов в аварийном режиме |
| Rк |
| L к |
| Iк |
Iк 
|
| IСС |
| Icc |
| Icc |
| Iсв |
| Iсв |
| Iсв |
| I за = I к- Icc - Iсв |
| Ico |
| Iк |
| Iк |
| Cв |
| Са =0 |
| Сс |
Однофазное замыкание на землю в системах с глухозаземленной нейтралью представляет собой однофазное КЗ, так как поврежденная фаза оказывается короткозамкнутой через землю и нейтраль трансформатора или генератора. Ток в месте повреждения ограничен только сопротивлениями источников питания и линий и поэтому является током КЗ (рис. 2). При этом ток замыкания практически не зависит от величины сопротивления изоляции и емкости системы относительно земли, так как 
где R 3 – сопротивление заземляющего устройства. Поэтому ток однофазного КЗ на землю приближенно можно определить из выражения
(14)
Точно этот ток рассчитывается методом симметричных составляющих.
Напряжение всех фаз относительно земли при замыкании фазы А на землю согласно выражений (4) будет равно
Емкостные токи фаз 
при замыкании на землю фазы А также определяются геометрической суммой емкостных токов фаз в нормальном режиме 
и током смещения нейтрали 
.
Следовательно,
Емкостный ток (полный) замыкания на землю I 3 А равен геометрической сумме емкостных токов неповрежденных фаз 
в аварийном режиме
