零序互感器的原理基於其內部的電磁感應效應，用於檢測電力系統中的零序電流，從而實現保護和控制功能。具體來說，零序互感器的構造與普通穿心式電流互感器相似，其一次繞組穿越被保護系統的三個相的導線，而二次繞組則反應一次系統的零序電流。
在三相線路中，可以通過安裝一個電流互感器（CT），或讓三相導線一起穿過一零序CT，也可在中性線N上安裝一個零序CT來檢測三相的電流矢量和，即零序電流Io（IA+IB+IC=Io）。當線路上所接的三相負荷完全平衡且無接地故障時，零序電流Io=0。如果三相負荷不平衡，或者發生接地故障，就會產生一個單相接地故障電流Id，此時檢測到的零序電流IO=IN+Id，是三相不平衡電流與單相接地電流的矢量和。
零序電流互感器的二次側繞組無信號輸出（零序電流法整定點躲過不平衡電流），執行元件不動作。當發生接地故障時，各相電流的矢量和不為零，故障電流在零序電流互感器的環形鐵芯中產生磁通，零序電流互感器的二次側感應電壓使執行元件動作，帶動脫扣裝置，切斷供電網路，達到接地故障保護的目的。