零序電流保護的基本原理是基于基爾霍夫電流定律：流入電路中任一節點的復電流的代數和等于零。在線路與電氣設備正常的情況下，各相電流的矢量和等于零，因此，零序電流互感器的二次側繞組無信號輸出，執行元件不動作。當發生接地故障時的各相電流的矢量和不為零，故障電流使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，切換供電網絡，達到接地故障保護的目的。

零序電流互感器的作用就是當電路中發生觸電或漏電故障時，保護動作，切斷電源。在使用時可在三相線路上各裝一個電流互感器，或讓三相導線一起穿過一零序電流互感器，也可在中性線N上安裝一個零序電流互感器，利用其來檢測三相的電流矢量和。

在三相四線電路中，三相電流的相量和等于零，即Ia+Ib+IC=0。如果在三相四線中接入一個電流互感器，這時感應電流為零。當電路中發生觸電或漏電故障時，回路中有漏電電流流過，這時穿過互感器的三相電流相量和不等零，其相量和為：Ia+Ib+Ic=I（漏電電流）

這樣互感器二次線圈中就有一個感應電壓，此電壓加于檢測部分的電子放大電路，與保護區裝置預定動作電流值相比較，如大于動作電流，即使靈敏繼電器動作，作用于執行元件掉閘。這里所接的互感器稱為零序電流互感器，三相電流的相量和不等于零，所產生的電流即為零序電流。

零序電流互感器的一次側三相導線穿過鐵芯，二次線圈繞在鐵芯上。正常情況下，由于零序電流互感器的一次側三相電流對稱，向量和為零，鐵芯中不會產生磁通，二次線圈中沒有電流。當系統發生單相接地故障時，三相電流之和不為零，鐵芯中出現零序磁通，該磁通在二次線圈上感應出電勢，二次電流流過繼電器使之動作。

零序電流互感器與漏電保護繼電器組合，構成漏電和接地故障保護裝置。通過零序電流互感器檢測出超過整定值的零序漏電電流，漏電保護繼電器對比額定動作電流，發出動作信號，斷開或接通報警回路。