零序電流互感器實際上是一種零序電流濾過器，有母線型和電纜型兩種，它的二次側反映一次電網的零序電流，這種電流互感器將三相導體（母線或電纜）用一個鐵芯包圍，然后將二次線圈繞在同一個封閉的鐵芯上組成。

它的工作原理是正常情況下，由于一次側三相電流對稱，其向量和為零，因此鐵芯中不會產生磁通，二次線圈也就沒有電流；而當電網中發生單相或兩相接地故障時，一次側三相電流之和不再為零（等于3倍零序電流），因此在鐵芯中出現零序磁通，該磁通在二次線圈感應出電動勢，并由閉合的回路產生零序電流流過繼電器使之動作。

當然在實際運行中，由于三相導線的排列不可能完全對稱，且他們與二次線圈間的互感也彼此不等，因此，正常運行中，零序電流互感器的二次線圈中會有不平衡電流流過。