在电力系统正常运行时，三相电流保持平衡，各相电流的矢量和为零，零序电流互感器的二次侧绕组无信号输出，执行元件不动作。当发生接地故障或其他导致三相电流不平衡的情况时，各相电流的矢量和不再为零，产生零序电流。该零序电流通过零序电流互感器时，会在其环形铁芯中产生磁通变化。由于电磁感应定律，二次绕组会感应出与零序电流成比例的电压。
零序电流互感器通常由环形铁芯、一次绕组和二次绕组组成。其铁芯采用高导磁材料制成，以提高感应效率。一次绕组通常只有一匝，穿过铁芯的是被测电流（即三相电流）。二次绕组匝数较多，与测量或保护装置相连。当一次绕组中有零序电流流过时，铁芯中产生磁通变化，二次绕组中感应出电压。
零序电流互感器凭借其独特的结构在电力系统中发挥着重要作用，能够有效检测和保护接地故障和其他导致三相电流不平衡的情况。