dehn VCSD 40 IP65 Instruction For Use & Installation Instructions

Überspannungsschutz

Bedienungs- und Montageanleitung

Spannungsgesteuerte Abgrenzeinheit

VCSD 40 IP65

DE GB

Publication No. 1880/

Update 09.17 Mat-No. 3006917

www.dehn.de

© Copyright 2017 DEHN + SÖHNE

Inhaltsverzeichnis

1. Sicherheitshinweise......................................................................3

2. Beschreibung................................................................................4

2.1 Anwendung............................................................................................5

2.2 Funktionsbeschreibung. ..........................................................................6

3. Montage und Anschluss................................................................7

3.1 Wandmontage........................................................................................7

3.2 Demontage der Abdeckplatte..................................................................8

3.3 Anschluss der Hauptleitungen.................................................................9

3.4 An- bzw. Abklemmen der Steuerleitungen ...............................................10

4. Inbetriebnahme............................................................................11

4.1 Ablauf....................................................................................................11

4.1.1 Batterie einlegen ....................................................................................11

4.1.2 Externe Spannungversorgung..................................................................11

4.1.3 Entfernen der Brücke „VCSD aus“..........................................................11

4.1.4 Einstellen der Ansprechschwelle..............................................................12

4.2 LED-Anzeigen.........................................................................................13

4.3 Fehlerstatus............................................................................................15

4.3.1 Fehlerzustände........................................................................................15

4.3.2 Fehlerstatus-Relais..................................................................................16

5. Selbsttest......................................................................................17

5.1 Abklemmen............................................................................................17

5.2 Entladen.................................................................................................17

5.3 Externe Spannungsversorgung ................................................................17

6. VCSD aus.......................................................................................18

7. Analog OUT...................................................................................19

8. Externe Spannungsversorgung.....................................................20

9. USB-Schnittstelle..........................................................................20

10. Technische Daten..........................................................................21

11. Derating für den stationären Ableitstrom....................................22

12. Diagnose / Fehleranalyse..............................................................23

13. Prinzipdarstellung der Betriebsmodi............................................24

2

IEC 60417-6182:
Installation,
electrotechnical expertise

1. Sicherheitshinweise

Die Montage der Spannungsgesteuerten Abgrenzeinheit

VCSD 40 IP65

darf nur durch eine Elektro­fachkraft erfolgen.
Die nationalen Vorschriften und Sicherheitsbestimmungen sind zu beachten (

DIN VDE 0105-100)

AfK-Empfehlung Nr. 3, Nr. 5 und Nr. 11.
Vor der Montage ist die Abgrenzeinheit

VCSD 40 IP65

Sollte eine Beschädigung oder ein sonstiger Mangel festgestellt werden, darf die Abgrenzeinheit
40 IP65
Der Einsatz der Abgrenzeinheit

nicht montiert werden.

VCSD 40 IP65

ist nur im Rahmen der in dieser Bedienungs- und

auf äußere Beschädigung zu kontrollieren.

VCSD

Montageanleitung genannten und gezeigten Bedingungen zulässig.
Bei Belastungen, die über den ausgewiesenen Werten liegen, können die Abgrenzeinheit
sowie die daran angeschlossenen elektrischen Betriebsmittel zerstört werden.
an der Abgrenzeinheit

VCSD 40 IP65

führen zum Erlöschen des Gewährleistungsanspruches.

Eingriffe und Veränderungen

VCSD 40 IP65

Vor Beginn jeder elektrischen Installation und Montage ist die Anwendungsnorm DIN VDE 0105-100 zum
„Arbeiten an elektrischen Anlagen und Betriebsmitteln“ zu beachten.

Nach Abklemmen des Pipeline- und PE-Anschlusses die Kondensatoren für
mindestens 10 Sekunden durch Drücken des Tasters SVN 311 entladen!

Achtung:

Leuchtet keine LED am Gerät kann durch Anlegen einer

ext. Spannung (9 ... 32V

Tiefenentladung der Batterie vorliegt!

) geprüft werden, ob eine

DC

Achtung:

Bei der Montage und beim Austausch des

keine Ströme fließen, die zu einer Lichtbogenbildung führen können.

Die Arbeiten am

Vor dem An- bzw. Abklemmen der Hauptleitungen muss das Gerät in

den manuellen Abschaltbetrieb gebracht werden!

Setzen Sie dazu, bei noch eingelegter Batterie, eine „VCSD aus“ Brücke am

VCSD 40 IP65

durchgeführt werden!

Digitalen Eingang ein!

dürfen nur im spannungsfreien Zustand

VCSD 40 IP65

ist sicherzustellen, dass

3

2. Beschreibung

Die Spannungsgesteuerte Abgrenzeinheit VCSD 40 IP65 ist ein aus einem Überspannungsereignis
heraus gesteuerter Kurzschlußschalter für transiente, temporäre und stationäre Überspannungen
(siehe Fig.1). Derartige Überspannungen mit bestimmter Zeitdauer oder bestimmtem Spannungspe­gel aktivieren dem Ereignis zugeordnete Funktionseinheiten des Kurzschlußschalters und schließen

die Überspannung für deren Zeitdauer (ohne Beeinflussung des DC-Potentials) kurz. Dadurch werden

Überspannungen begrenzt und ihre Auswirkungen im unmittelbaren Einsatzbereich der
Abgrenzeinheit VCSD 40 IP65 auf ein ungefährliches, sicherheitstechnisch vertretbares Maß redu­ziert.
Im Einzelnen werden durch das koordinierte Zusammenwirken der Funktionseinheiten der
Abgrenzeinheit VCSD 40 IP65 folgende überspannungsbedingte Auswirkungen erfasst:

 Vermeidung undefinierter, blitzbedingter Durch- und Überschläge von

Isolationsstrecken

Überspannungen durch Blitzereignisse werden begrenzt, die in diesem Zusammenhang auftretenden
Blitzströme werden gegen die örtliche Erde abgeleitet (Sachschutz).

 Vermeidung gefährlicher Berührungsspannung an zugänglichen Stellen

Gefährliche Berührungsspannungen werden für die Zeitdauer ihres Auftretens auf Werte unterhalb
der höchstzulässigen Berührungsspannung begrenzt (Personenschutz gemäß AfK-Empfehlung Nr. 3).

 Vermeidung der Zerstörung von Komponenten

Sowohl transiente (z.B. blitzbedingte) als auch periodisch wiederkehrende Überspannungen werden
auf für Komponenten ungefährliche Werte begrenzt (Geräteschutz).

2000

1500

1250

1000

940

Spannung [V]

660

400

60
50

Grenzwerte nach DGMK
Forschungsbericht 609

1)

Grenzwerte nach

AfK-3/GW22

2)

0

1 20 100 200 > 200

1)

AfK: Arbeitsgemeinschaft DVGW/VDE für Korrosionsfragen

2)

DGMK: Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e.V.

Fig. 1 Spannungsgrenzwerte

4

Zeit [ms]

2.1 Anwendung

Die Spannungsgesteuerte Abgrenzeinheit Typ VCSD - Voltage-controlled smart decoupling

device wird in elektrischen Systemen mit einem hohen Ausbreitungs- und Vernetzungsgrad, die durch

Fremdspannungen von unterschiedlichen Störquellen (z.B. Hochspannungssysteme,

Bahnstromversorgungs-syteme, Niederspannungssysteme, Blitzbeeinflussung) beeinflusst werden,

eingesetzt (siehe auch
Fig. 2.1) und Fig. 2.2, Seite 6).

 Einsatz in KKS-Anlagen entsprechend der AfK-Empfehlung Nr. 3, Nr. 5 und 11 bzw. Anlagen mit

ähnlichen Anforderungen

 Isolierte Pipelineabschnitte

 Offene Erdung von Kabelschirmen an zugänglichen Stellen

 Korrosionsfreier Zusammenschluss von erdgebetteten metallenen Anlagen (z. B. Erdungsanlagen) mit

einem Fundamenterder

 Verbindung verschiedener, getrennt wirkender Erdungssysteme (z. B. Gebäudefundamenterder und

eine getrennte Messerde)

Pipeline

Transienter
Schalter
TU

Fig. 2.1 Funktionsgruppen

Ansteuer- und

Auswerteeinheit

CU

Dauerstrom­tragfähiger
Schalter
PU

5

2.2 Funktionsbeschreibung der Abgrenzeinheit

Transiente und temporäre / stationäre Überspannungen sind in dem zu betrachtenden Zeitbereich
durch eine Einzelkomponente nicht wirkungsvoll zu begrenzen.

Komponenten zur Begrenzung energiereicher Transienten, wie sie bei Blitzbeeinflussungen entstehen,

bestehen aus hochleistungsfähigen Funkenstrecken. Die charakteristische Eigenschaften von Funken­strecken ist ihre kurze Ansprechzeit (typisch 100ns) und ihr hohes Energieableitvermögen bei Impuls­belastung im µs-Bereich (z.B. einige 10kA (10/350

µs)). Länger andauernde Ableitvorgänge

(stationärer bzw. temporärer Zeitbereich) führen zu thermischen Überlastung. Deshalb muss bei
solchen Vorgängen eine „Entlastungsschaltung“ den Ableitvorgang „übernehmen“, d.h. der Ableit­strom über die Funkenstrecke muß vollständig auf die „Entlastungsschaltung“ kommutieren, sobald
die Überspannung den transienten Zeitbereich übersteigt. Diese Entlastungsschaltung (PU) besteht
bei der Abgrenzeinheit VCSD 40 IP65 aus Leistungshalbleitern, die zum Übergangszeitpunkt
transient zu temporär / stationär über eine koordinierende Auswerteelektronik zugeschaltet werden.
Die Auswerteelektronik (CU) wertet verschiedene Sensorsignale aus und koordiniert so das Zusam­menspiel der einzelnen Funktionseinheiten (siehe Fig. 2.2).

EXFS

1

FM-Kontakt

TU

2

Fig. 2.2 Funktionseinheiten

Pipeline

H

digital.

I/O

CU

analog

PS

PU

PU: Power Unit
CU: Control Unit
PS: Power Supply
TU: Transient Unit
EXFS: Ex-Trennfunkenstrecke

6

3. Montage und Anschluss

3.1 Wandmontage

Eine mögliche Wandmontage kann mittels der im Lieferumfang enthaltenen Wandbefestigungsla­schen erfolgen (siehe Fig. 3.1).

 Vor der Montage müssen jedoch die vier Isolierstopfen (nicht abgebildet) aus der Gehäuserückwand

entfernt werden.

 Danach wird die entsprechende Befestigungslasche an die jeweilige Bohrdurchführung

herangeführt/durchgeführt und festgeschraubt (Beachte hierzu Fig. 3.1).

 Das Gehäuse des VCSD ist im Außenbereich durch entsprechende Maßnahmen (z.B. Outdoorgehäu-

se) vor Witterungseinflüssen zu schützen.

1

Gehäuserückwand

1

2

3 Nm

x 4

3 Nm

x 4

150 kg
330 Ib

150 kg
330 Ib

Gehäuserückwand

Fig. 3.1 Gehäuserückwand

2

7

3.2 Demontage der Abdeckplatte

Für die weiteren Montage- und Anschlussarbeiten muss die Abdeckplatte abgenommen und die
Batterie aus dem Gehäuse entnommen werden (siehe Fig. 3.2)

 Das Einsetzen der Brücke an den Klemmen „Digital IN“ ist für ein sicheres An- bzw. Abklemmen

der Hauptleitungen notwendig, da dadurch der VCSD abgeschaltet wird.

 Zum Entnehmen der Batterie, zuerst O-Ring entfernen und dann die Batterie herauskippen (Beachte

hierzu Fig. 4.1.1, Seite 11).

 Vor dem Herausnehmen müssen die sechs Befestigungsschrauben aufgeschraubt und entnom-

1

men werden (siehe Fig. 3.2).

 Kondensatoren entladen!

Zum Entladen der Kondensatoren muss der Taster SVN 311 mindestens 10 Sekunden gedrückt
werden (siehe Fig. 3.2).

Die Abdeckplatte darf nur durch eine Elektrofachkraft entfernt werden!

Batteriefach

Abdeckplatte

Achtung: Nach Abklemmen des Pipeline- und PE-

Anschlusses die Kondensatoren für mindestens 10

Sekunden durch Drücken des Tasters SVN 311 entladen!

Attention: After disconnecting the pipeline and PE cable,

discharge the capacitors for at least 10 seconds by pushing

the button SVN 311!

1

V Einstellung Schwellenspannung U
Adjust threshold voltage Uth

3 ...50V

Fehlerzustand (Binär Code: Aus = 0, Rot =1,

 s. Tabelle für Fehlerbeschreibung)

Failure Mode (binary Code: Off = 0, Red =1,

Batterie

Battery

9V

Fehlerzustände / Failure modes:

Binär Code Beschreibung/
Binary code Description

0 0 1 Dauerhafter Überstrom / Continuous overcurrent
0 1 0 Defekte Funkenstrecke / Faulty spark gap

0 1 1 Elektronikfehler / Electronic failure
1 0 0 Niedrige Batteriespannung / Low battery voltage
1 0 1 DC Spannungsfehler / DC Voltage vailure
1 1 0 Fehler Leistungselektronik / Faulty power electronics

Siehe Bedienungs- und Montageanleitung für eine detaillierte Beschreibung

See instruction manual for detailed description

1

1

 see table for failure modes)

Selbsttest / Self-test
VCSD aus / VCSD off
Status
Fehlerstatus / failure mode

Rücksetzen Fehlerstatus

Reset failure mode

Start Selbsttest

Start self-test

Freigabe Schwellenspannung

Release threshold voltage

VCSD 40 IP65
923 401

IED = 40 A

Achtung: Nach Abklemmen des Pipeline- und PE-

Anschlusses die Kondensatoren für mindestens 10

Sekunden durch Drücken des Tasters SVN 311 entladen!

Attention: After disconnecting the pipeline and PE cable,

discharge the capacitors for at least 10 seconds by pushing

the button SVN 311!

th

Kabel-Clips

Externe
Spannungsversorgung

External power supply

(9-32 V DC, 2W)

Taster SVN 311

Digital IN

Analog OUT

(I

= 4 ...20 mA DC)

out

Digital OUT

cable clips

1

USB 2.0

1

0,6 Nm

1

Fig. 3.2 Abdeckplatte

8

3.3 Anschluss der Hauptleitungen

Das Einführen der beiden Hauptleitungen (Pipeline u. PE) erfolgt über die beiden Kabelverschrau­bungen -M25- (Kabelaußendurchmesser Ø 11 ... 17 mm). Entsprechend sind die beiden

a

Anschlussleitungen wie folgt anzuschließen:

 An- und Abklemmen soll nur bei eingesetzter Brücke „Digital IN“ erfolgen! (siehe auch Pkt. 6

VCSD aus, Seite 18).

 Pipeline

Die Anschlussleitung von der Pipeline kommend, wird am Anschlusspunkt „1“ angeschlossen
(siehe Fig. 3.3).

 Erder-Anschluss

Die Anschlussleitung vom Erder kommend, wird am Anschlusspunkt „2 ( )“ angeschlossen
(siehe Fig. 3.3).

Der Anschluss der Leitungen erfolgt am jeweiligen M10-Anschlussbolzen mittels einer M10­Sechskantmutter. Hierfür wird ein Rohrkabelschuh-Anschluss empfohlen!

2

-Anschlussquerschnitt: min. 35 mm

Cu ... max. 50 mm2 Cu

 Gehäuseerdung / Schutzpotential

Der Anschluss erfolgt über den M8-Gewindebolzen . Die Anschlussleitung muss einen Mindest-

d

querschnitt von 16 mm2 Cu aufweisen. Gleichermaßen wird hierbei ein Kabelschuh-Anschluss 16
mm2 empfohlen (siehe Fig. 3.3).

Angegebene Anzugsdrehmomente beachten!

Anschlusspunkt

“2“

17 Nm

b

b

Kabelverschraubung

a

-M25- Ø 11 ... 17 mm,
5 +/- 1 Nm

Kabelverschraubung

b

-M20- Ø 6 ... 12 mm,
5 +/- 0.5 Nm

c

Transient Unit
Gehäuseerdung

d

M8-Gewindebolzen

e

SVN311 Entladetaster

15±0,5 Nm

Pipeline

Anschlusspunkt

“1“

17 Nm

d

a

c

e

a

Fig. 3.3 Anschluss der Leitungen

Fig. 3.3 Connectionof the lines

9

 Zubehör

Die beiden Kabelverschraubungen -M20- (Kabelaussendurchmesser Ø
Gehäuse lose beigepackt.
Sie sind für die Einführung von zwei Signalleitungen vorgesehen (siehe Fig. 3.3, Seite 9).

Anmerkung:

Im Bedarfsfall können die Signalleitungen (mittels Kabelverschraubungen -M20-) auch nachträg­lich ins Gehäuse eingeführt werden. Eine Demontage der Abdeckplatte ist hierbei nicht erforderlich.
Die Signalleitungen können direkt auf der Abdeckplatte mittels der Kabel-Clips befestigt werden
(siehe Fig. 3.2, Seite 8).

3.4 An- bzw. Abklemmen der Steuerleitungen

Das An- bzw. Abklemmen der Steuerleitungen Digital IN, Analog OUT, Digital OUT, ext. Spannungs­versorgung erfolgt durch das Betätigen, Hineindrücken der Klemmenentriegelung (siehe Fig. 3.4).

b

6 ... 12 mm ) sind dem

Verbinden

size 00

1.

press

Fig. 3.4 An bzw. Abklemmen

2.

Lösen

1.

2.

size 00

press

10

4. Inbetriebnahme

Batterie

1.

4.1 Ablauf

Nach dem Anschluss der Hauptleitungen.

4.1.1 Batterie einlegen

Vor der Inbetriebnahme muss die Blockbatterie 9V
(Art.-Nr. 911 009) in das Batteriefach eingelegt
werden. Zum Sichern der Batterie muss der

3.

O-Ring wieder angebracht werden
(siehe Fig. 4.1.1).

Die Polarität ist zu beachten!

4.1.2 Externe Spannungsversorgung

Gegebenenfalls externe Spannungsversorgung
anlegen (siehe Pkt. 8, Seite 20).

4.1.3 Entfernen der Brücke am Eingang

Der VCSD wird in der Betriebsart „VCSD aus“
ausgeliefert. Durch Entfernen der Brücke vom
Eingang „Digital IN“ wird diese Betriebsart been­det und das Gerät ist betriebsbereit.
Anschließend kann eine externe Steuerleitung an
den Klemmen angeschlossen werden (
siehe Fig. 4.1.3).

2.

3.

+ Batterie -

Battery

9V

Fig. 4.1.1 Batteriefach

Brücke

Digital IN

Fig. 4.1.3
Entfernen der Brücke

Selbsttest/Self-test

VCSD aus / VCSD off

Externer
Anschluss
z.B.
Leitwarte

11

4.1.4 Einstellen der Ansprechschwelle

Bei der Inbetriebnahme muss die AC-Ansprechschwel­le als Effektivwert entsprechend den Anforderungen
der Anwendung eingestellt werden (siehe Fig. 4.1.4a
und Fig. 4.1.4b).

Dazu muss sich das Gerät im Überwachungs- oder

Ableitbetrieb befinden. Ggf. ist das Gerät über die ext.

Spannungsversorgung zu betreiben.

Werksseitige Einstellung

Werksseitig ist die Ansprechschwelle mit 50 Volt
voreingestellt.

Vorgehensweise wie folgt beachten:

1

3

V

rms

Einstellung Schwellenspannung U
Adjust thresold voltage Uth
3 ...50 V

Fig. 4.1.4a Ansprechschwelle

th

1. Drücken und gedrückt halten der Taste „Freigabe

Schwellenspannung“.

2. Einstellen der benötigten Schwellenspannung über die

Drehkodierschalter.

3. Loslassen der Taste „Freigabe Schwellenspannung“.

4. Übernahme des neuen Schwellenwertes.

Es sind Werte von 3 ... 50V zulässig.
Bei Unterschreiten wird 3V, bei Überschreiten 50V

eingestellt und die Status LED blinkt wie folgt:

Status d.h. ungültige Schwelle während des
Überwachungsbetriebs
(abwechselnd gelb / grün)

Fehlerstatus / failure mode

Rücksetzen Fehlerstatus

Reset failure mode

Start Selbsttest

Start self-test

Taste

Freigabe Schwellenspannung

Release threshold voltage

Fig. 4.1.4b Freigabe
„Schwellenspannung“

button

Status d.h. ungültige Schwelle während des

Ableitbetriebs
(abwechselnd gelb / rot)

Es liegt ein Bedienfehler vor (siehe auch Fig. 4.2d, Seite 13).

Ein Ändern der Ansprechschwelle ohne Drücken der Taste „Freigabe Schwellenspannung“ führt ebenfalls
zu einer der zuvor beschriebenen LED-Anzeige „ungültige Schwelle“.
Dabei bleibt weiterhin die zuletzt korrekt eingestellte Schwelle aktiv und auch der 4 ... 20 mA-Ausgang ist
von diesem Bedienfehler unbeinflusst. Nur durch Drücken der Freigabe-Taste kann der „neue Wert“ über­nommen werden, oder es muss der „alte Wert“ wieder eingestellt und mit der Freigabe-Taste be­stätigt werden.

12

4.2 LED-Anzeige

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Keine LED leuchtet oder blinkt





Keine Beeinflussung vorhanden.

Gerät ist betriebsbereit.

Status

Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2a „Status“ LED-Anzeige

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status

Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2b „Status“ LED-Anzeige

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

 „VCSD aus“ bzw. Fehlerstatus und tiefentladene

Batterie! (siehe Pkt. 1, Seite 3).

Status

Status LED grün blinkend.



 Beeinflussung oder ext. Versorgungsspannung

vorhanden, aber keine Überschreitung der einge­stellten Ansprechschwelle, Überwachungsbetrieb
aktiv.

Status

Status LED rot blinkend



 Beeinflussung vorhanden, Ansprechschwelle über-

schritten, Ableitbetrieb aktiviert.

Status
Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2c „Status“ LED-Anzeige

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status

or

oder

Fig. 4.2d „Status“ LED-Anzeige

Fehlerstatus / failure

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status

Status

Status LED grün/gelb oder rot/gelb blinkend,



Bedienfehler liegt vor!

 ungültiger Wert eingestellt, Ansprechschwelle zu

hoch oder zu niedrig

 Der geänderte Wert der Ansprechschwelle wurde

nicht freigegeben

grün/gelb während des Überwachungsbetriebs
rot/gelb während des Ableitbetriebs.

VCSD

„VCSD aus“ LED rot leuchtend.



Abschaltbetrieb, Manuell- Aus, die Überwachung

der festen Schwelle von 50 V erfolgt nur bei anlie­gender ext. Spannungsversorgung (siehe auch Pkt.
6, Seite 18).

Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2e „Status“ LED-Anzeige

13

Selbsttest / Self-test

Selbsttest, LED gelb blinkend (abwechseld zu



Status LED)

VCSD aus / VCSD off

Status
Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2f„Selbsttest“ LED-Anzeige

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status

Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2g „Selbsttest“ LED-Anzeige

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off



Taste „Selbsttest“ wurde gedrückt!

Selbsttest läuft; Externe Spannung liegt an.

Selbsttest LED 5 Sekunden grün leuchtend.



 Selbsttest OK  Gerät ist in Ordnung!

Selbsttest LED 5 Sekunden gelb leuchtend.



 Selbsttest abgebrochen, Pipelinepotential liegt noch

an, Gerät zuerst abklemmen.

Status
Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2h„Selbsttest“ LED-Anzeige

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status
Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2i „Selbsttest“ LED-Anzeige

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status
Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2j „Fail-safe“ LED-Anzeige

Selbsttest LED 5 Sekunden rot leuchtend.



 Selbsttest nicht OK  Gerät ist defekt!

Es wechselt automatisch in den Fehlerstatus.
Der entsprechende Fehlerzustand wird angezeigt
(siehe Tabelle 1, Seite 23).

Fehlerstatus LED und Fehlerzustand LED‘s



rot leuchtend

 Externes (kundenseitiges) Fail-Safe-Relais kann über

den Schaltausgang des Digital OUT angesteuert
werden.

 Abschaltbetrieb Fehler, es erfolgt keine Überwa-

chung der Schwellenspannung.

Eingriff vor Ort notwendig!

14

4.3 Fehlerstatus

4.3.1 Fehlerzustände

Mögliche Fehlerzustände werden binär kodiert (Dualsystem 0/1) und entsprechend über die drei
Fehlerzustand-LED‘s

- LED rot leuchtend  steht für Binärcode 1

- LED nicht leuchtend  steht für Binärcode 0

angezeigt bzw. zugeordnet (siehe Fig. 4.3.1).

Die Fehlerzustand-LED‘s sind im Gehäuse bzw. an der Abdeckplatte untereinander angeordnet.
Die binäre Auswertung erfolgt über die rechts der LED‘s zugeordneten Platzhalter (siehe Fig. 4.3.1).

Funktionsbeispiel:

Die oberste LED leuchtet nicht  steht für Binärcode 0
Die mittlere LED leuchtet nicht  steht für Binärcode 0
Die unterste LED leuchtet rot  steht für Binärcode 1

Es ergibt sich somit ein Binärcode von: 0 0 1
Gemäß der Binärcode-Tabelle liegt der Fehlerzustand „Dauerhafter Überstrom“ vor (siehe Fig. 4.3.1).

Diagnose / Fehleranalyse

Eine genauere Analyse der jeweiligen Fehlerzustände und deren möglichen Abhilfemaßnahmen können
aus der Tabelle 1 „Diagnose / Fehleranalyse“auf der Seite 23 entnommen werden.

Hinweis:

Die Fehlerzustand-LED‘s werden ausschließlich über die 9 Volt-Blockbatterie oder ext. Versor­gung gespeist! Entsprechend sollte eine regelmäßige Überprüfung bzw. Wartung durchge­eführt werden! D.h. Überprüfung des Digital OUT auf Kontakt offen wenn am Gerät keine LED
leuchtet, um eine vollständige Entladung der Batterie auszuschließen!
(Kontakt geschlossen ⇒ Gerät im Fehlerstatus und Batterie leer, wenn keine LED leuchtet!).

Fehlerzustand (Binärcode: Aus = 0, Rot =1,

 s. Tabelle für Fehlerbeschreibung)

Failure Mode (binary Code: Off = 0, Red =1,

 see table for failure modes)

3 x LED

3 x LED

Fehlerzus

 s. Tab

Failure M

 see ta

Fehlerzustände / Failu

Binär Code Besch
Binary code Descri

Fehlerzustände / Failure modes:

Binär Code Beschreibung/
Binary code Description

0 0 1 Dauerhafter Überstrom / Continuous overcurrent
0 1 0 Defekte Funkenstrecke / Faulty spark gap
0 1 1 Elektronikfehler / Electronic failure
1 0 0 Niedrige Batteriespannung / Low battery voltage
1 0 1 DC Spannungsfehler / DC Voltage failure
1 1 0 Fehler Leistungselektronik / Faulty power electronics

0 0 1 Dauerh

Funktionsbeispiel

Fig. 4.3.1 Fehlerzustände

15

4.3.2 Fehlerstatus-Relais

- Bei Auftreten eines Fehlers wird automatisch der Fehlerstatus aktiviert,d.h. das Gerät verhält

sich hochohmig und es findet keine Überwachung des Schwellenwertes mehr statt.

- Ein externes Fehlerstatus-Relais (z.B. Schaltschütz) kann zur Erhaltung des Personenschutzes

übergeordnet angeschlossen werden (siehe Fig. 4.3.2c).

- Nach einer Fehleranalyse (siehe Tabelle 1, Seite 23). und ggf. Beseitigung des Fehlers kann der
Fehlerstatus durch Drücken der Taste „Rücksetzen Fehlerstatus“ wieder beendet werden
(siehe Fig. 4.3.2b).

- Das Gerät geht wieder in seinen Normalbetrieb über, das externe Fehlerstatus-Relais wird
deaktiviert.

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Digital IN

Analog OUT

(I

= 4 ...20 mA DC)

out

Digital OUT

Taste

max. 2.5 mm²

Fig. 4.3.2a

Externes Fehlerstatus-Relais, Anschlussschema

Ein ext. Fehlerstatus-Relais wird angesteuert sobald ein
Fehlerzustand vorliegt.

Status

Fehlerstatus

Rücksetzen Fehlerstatus

Reset failure mode

Start Selbsttest

Start self-test

Freigabe Schwellenspannung

Release threshold voltage

Fig. 4.3.2b

16

Digital OUT

Fig. 4.3.2c Fehlerstatus- Relais

Pipeline

externes
Fehlerstatus-Relais

5. Selbsttest

Der Selbsttest kann nur nach dem Entfernen bzw. Abklemmen der beiden Hauptleitungen (Pipeline
u. PE) und dem Entladen der Kondensatoren erfolgen. Dazu wie folgt vorgehen:

5.1 Abklemmen (siehe auch Pkt. 3.2, Seite 8 und Pkt. 3.3, Seite 9).

Nach der Demontage der Abdeckplatte, wie unter Pkt. 3.2, Seite 8 beschrieben müssen zum Abklem­men die beiden M10-Sechskantmutter vom Anschlusspunkt „1“ und „2“abgeschraubt werden.
Danach können die beiden Leitungen vom jeweiligen M10-Anschlussbolzen abgenommen werden
(siehe hierzu Fig. 3.3, Seite 9).

5.2 Entladen

Zum Entladen der Kondensatoren muss der Taster SVN 311 mindestens 10 Sekunden gedrückt
werden (siehe Fig. 5.2).

5.3 Externe Spannungsversorgung

- Anlegen der externen Versorgungsspannung (9…32V, DC)

- Entfernen der Brücke „VCSD aus“ am Digital IN (die Status LED blinkt grün)

- Selbsttest mit der Taste „Start Selftest“ starten, siehe Fig. 5.3b

- Während des Selbstest blinkt die Selbsttest LED gelb, abwechseld zur grünen LED Status

Umfang des Selbstests:

a) Test der Leistungselektronik auf Kurzschluss
b) Abfrage der Steuerspannung (Test der Elektronik)

- Nach dem Selbsttest erfolgt die Statusanzeige über den Zustand des Gerätes für 5 Sekunden
(grün, gelb oder rot) siehe Pkt. 4.2g/h/i, Seite 14

923 401

IED = 40 A

Taster SVN 311

Drücken mind.10 Sek.

Achtung: Nach Abklemmen des Pipeline- und PE-

Anschlusses die Kondensatoren für mindestens 10

Sekunden durch Drücken des Tasters SVN 311 entladen!

Attention: After disconnecting the pipeline and PE cable,

discharge the capacitors for at least 10 seconds by pushing

Fig. 5.2 Entladen

the button SVN 311!

Externe
Spannungsversorgung

External power supply

(9-32 V DC, 2W)

+ (-)

- (+)

Fig. 5.3a Anschließen 9- 32 V

Fehlerstatus / failure mode

Rücksetzen Fehlerstatus

Reset failure mode

Taste

Start Selbsttest

Start self-test

Freigabe Schwellenspannung

Release threshold voltage

Fig. 5.3b Start Selbsttest

17

6. VCSD aus

Bei der intensiven Fehlerortung (IFO) sind von KKS-Fachkräften umfangreiche messtechnische Unter­suchungen notwendig, damit Umhüllungsfehler (sog. Fehlstellen) an Pipelines lokalisiert werden
können. Hierbei sollte der VCSD hochohmig sein, damit die Rohrleitungskapazitäten durch den

VCSD nicht verfälscht werden und somit die „Taktung“der Messung beinflussen. Die Aktivierung des

Manuell-Aus erfolgt über den digitalen Eingang „Digital IN“.

Eingang Digital IN:

 Dient der gezielten Abschaltung des Gerätes per Fernzugriff, um eine mögliche Beeinflussung,

z.B. während einer intensiven Fehlerortung (IFO) durch KKS-Fachkräfte auszuschließen oder um
ein sicheres An- und Abklemmen zu ermöglichen (Brücke “VCSD aus“, siehe Fig.6c)

 Ist nicht galvanisch getrennt, deshalb muss hier ein potentialfreier Schließerkontakt

(siehe Fig. 6a) zur Aktivierung verwendet werden (Schaltdaten: 9 V, 1 mA, max. 100 Ω)

Kontakt geschlossen  VCSD-Aus



- ohne externe Spannungsversorgung: Manuell-Aus

- mit externer Spannungsversorgung: Manuell-Aus mit Überwachung einer
festen Schwelle von 50 V

Kontakt offen  Standardbetrieb



 Die Aktivierung kann aus allen Standardbetriebsarten heraus (betriebsbereit, Überwachungs- und

Ableitbetrieb) erfolgen und wird über die LED vor Ort angezeigt (siehe Fig. 6 b).
Der 4 ... 20 mA-Ausgang verbleibt fest bei 4.0 mA, wenn das Gerät extern versorgt wird (siehe
auch die Prinzipdarstellung „Betriebsmodi“ Seite 24).

 Während des Manuell-Aus erfolgt die Überwachung einer festen Ansprechschwelle von 50 V nur

bei anliegender externen Spannungsversorgung!

Digital IN

Anschlussquerschnitt: max 2,5mm

2

Externer
Anschluss
z.B.
Leitwarte

Fig. 6a Externer Relaiskontakt

Brücke

Selbsttest / Self-test

Fig. 6b Manuell-Aus

18

VCSD aus / VCSD off
Status

Fehlerstatus / failure m

Digital IN

Fig. 6c Brücke „VCSD aus“

7. Analog OUT (Monitoring Ableitstrom)

4-20 mA-Stromausgang (siehe auch Fig. 7 und Diagramm 7):

 Benötigt die ext. Spannungsversorgung zum Betrieb.

Zulässiger Bereich: 9 ... 32 V DC / 150 ...50 mA

 Ist galvanisch getrennt

 Das DC 4 ... 20 mA- Ausgangssignal entspricht einem aktuellen Ableitstrom von 0 ... 40 A

eff

, d.h.

0,4 mA / 1A.

 Zur Fernsignalisierung eines Fehlerzustands am Gerät, der einen Bedienereingriff vor Ort erfordert,

wird ein Alarm-Wert von 22,8 mA übertragen.

 < 4 mA Drahtbruch, oder keine ext. Spannungsversorgung

 4,0 mA Überwachungsbetrieb oder Abschaltbetrieb- VCSD

 4 - 20 mA Ableitbetrieb mit 0 ... 40 A, Ableitstrom

 22,8 mA Fehlersignalisierung, Vor-Ort-Eingriff notwendig!

[mA DC]

22,8

20
16

12

max. 2.5 mm²

8

4

0

Diagramm 7

Digital IN

Analog OUT

= 4 ...20 mA DC)

(I

out

Digital OUT

10

20

30

[A

40

A

eff

]

Fig. 7

19

8. Externe Versorungsspannung (9 ... 32V, DC)

(siehe auch Fig. 8)

 Dient zur dauerhaften, von einer Beeinflussung unabhängigen Versorgung des Gerätes

Zulässiger Bereich: 9-32 V

/ 150 ...50 mA

DC

 Ist galvanisch getrennt

 Ist zur Ausführung eines Selbsttest zwingend erforderlich

 Ersetzt nicht die Batterie

 Versorgt auch den 4 ... 20 mA-Ausgang

max. 2.5 mm²

Externe
Spannungsversorgung/
External power supply

(9 ... 32 V DC, 2W)

Fig. 8

Fig. 8

+ (-)

- (+)

9. USB-Schnittstelle (nur für Hersteller zugänglich)

 In Form einer USB 2.0 Typ B Buchse

 Ist galvanisch getrennt

z.B. Netzteil

+

Typ. PSU DC24 30W
Art.-Nr. 910499

20

Das Gerät und die Batterien dürfen nicht über den Hausmüll entsorgt werden!
Weiterführende Informationen entnehmen Sie unserer Homepage:

www.dehn.de

10. Technische Daten

Typ VCSD 40 IP65

Type VCSD 40 IP65

Art.-Nr.
Ableitstrom transient (10/350 µs)
Ableitstrom transient (8/20 µs)
Ableitstrom temporär (16,7 Hz, 50 Hz, 60 Hz)
Ableitstrom temporär (16,7 Hz, 50 Hz, 60 Hz)
Ableitstrom stationär (16,7 Hz, 50 Hz, 60 Hz)
Begrenzungsspannung transient (bis 1 ms)
Begrenzungsspannung temporär (ACrms) (1 ... 20 ms)
Begrenzungsspannung temporär (ACrms) (20 ... 100 ms)
Begrenzungsspannung temporär (ACrms) (100 ... 200 ms)
Begrenzungsspannung stationär (ACrms) (> 200 ms)
Frequenzbereich AC
Max. zulässige DC-Spannung im Ableitbetrieb
Max. Leckstrom im Nichtableitbetrieb bei Tamb = 20 °C
Spannungsversorung (intern)
Stromaufnahme (intern, typisch bei 1Ω Erdungswiderstand)

Spannungsversorung (extern, optional)

923 401

100 kA

100 kA

1,1 kA

40 A

(bis 200 ms) *1)

eff

500 A

eff

(bis 1s)

eff

(dauerhaft) *2)

≤ 1,25kV
≤ 940V (1 kV nach AfK 3)
≤ 660V (1 kV nach AfK 3)
≤ 400V (1 kV nach AfK 3)

max. 50 V (einstellbar 3 ... 50 V)

16,7 Hz, 50 Hz, 60 Hz

±7VDC

max. 500 µA

durch Fremdspannung; 9 V Batterie integriert

< 1A (U
< 2A (U
< 0,5A (U

< 5 V)

ac

5 - 6 V)

ac

> 6 V)

ac

9 ... 32 V DC, min. 0,5 A
Betriebstemperaturbereich (TU)
Anschlüsse 1, 2

Schraubanschlüsse M10, Leiterquerschnitt 35 ... 50 mm²

Anschluss PE
Gehäusewerkstoff

Stahlblech lackiert, RAL 7035, Sichttür mit Sicherheitsglas
Schutzart
Digitaler Ausgang / Kontaktform
Schaltleistung AC
Schaltleistung DC

max. 220 V / max. 2 A / max. 60 W

Digitaler Eingang / Kontaktform
Kontaktdaten
Anschlussquerschnitt Signalleitungen

max. 2,5 mm
Abmessungen
Gewicht
VPE

*1)

Derating abhängig vom „Vorstrom“ (stationärer Ableitstrom) und der Umgebungstemperatur

*2)

Derating abhängig von der Umgebungstemperatur

-40 °C ... +80 °C

M8 (außenliegend)

IP 65

Schließer

max. 230 V / max. 0,6 A

Schließer

max. 9 V / 1 mA / 100 Ohm

2

ein- / feindrähtig

400 x 300 x 150 mm

12,1kg

1Stk.

21

11. Derating stationärer Ableitstrom

in °C

amb

T

22

rms

eff

Derating für den stationären Ableitstrom in Abhängigkeit der

Umgebungstemperatur im Stahlgehäuse

in A

in A

stat

stat

I

I

12. Diagnose / Fehleranalyse

Binary code

0 0 1

*1)

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

*2)

Beschreibung

zulässiger Stationärer
Ableitstrom überschrit­ten

Temperaturüber­wachung hat ange­sprochen

Defekte Funkenstrecke /
Faulty spark gap

Elektronikfehler /
Electronic failure

Niedrige Batterie­spannung / Low battery
voltage

Spannungsfehler /
Voltage failure

Ursache

I

siehe Pkt. 11, Seite 22

stat

thermische Überlastung
des Gerätes

Funkenstrecke überlastet

Steuerelektronik defekt

Batterie leer

Kondensatorspannung +/- 7V
DC überschritten

Abhilfe

Reset Taste betätigen, bei erneutem Auftreten
techn. Anforderungen mit den Leistungsdaten
des VCSD vergleichen (Derating in Abhängikeit
der Umgebungstemperatur beachten!),
Kontaktieren sie den
Service [phone]

Schutzmodul tauschen (Art.-Nr. 961 010) und
danach Reset Taste betätigen

Reset Taste betätigen, bei erneutem Auftreten
kontaktieren sie den Service [phone]

Batterie austauschen (Art.-Nr. 767 712) und
danach Reset-Taste betätigen

DC Potential auf Pipeline zu hoch, ggfs. KKS
Einstellung überprüfen und ggf.
Reset-Taste betätigen

Kontaktieren sie den Service [phone]

1 1 0

Fehler Leistungs­elektronik /
Faulty power electro­nics

Selbsttestfehler:
Leistungselektronik defekt
(Anzeige nach Betätigung der
Selbsttest-Taste; solange eine
externe Versorgungsspannung
angeschlossen ist, leuchtet der
Fehlerstatus "1 1 0" zusam­men mit der Selbsttest -LED
(rot), nach Abklemmen der
externen Versorgungsspan­nung erlischt die Selbsttest

-LED und es leuchtet nur noch
der Fehlerstatus "1 1 0"

Tabelle 1

*1) und *2)

Kurzzeitiges Auftreten dieser Fehlerzustände wird als unkritisch betrachtet, deshalb kann das Gerät
diese Fehlerzustände bis zu 3 x selbstständig zurücksetzen!
D.h. ein automatischer „Neustart“ erfolgt nach:

- *1) einer Stunde

- *2) zwei Minuten

Erst beim 4. Auftreten des selben Fehlers, ohne dass zwischenzeitlich ein automatischer Neustart
erfolgreich war (d.h. Neustart mit noch bzw. wieder anliegendem Fehler), erfolgt eine endgültige
Abschaltung des Gerätes, die nur durch Betätigung der Reset-Taste vor Ort wieder rückgängig
gemacht werden kann.

23

off

check

Selbsttest

VCSD aus /

Status

Fehlerstatus

Standardbetrieb

off

check

Uth

check

on

VCSD

Selbsttest

VCSD aus /

Status

PU

D OUT

th

U

PS

Abschaltbetrieb Fehler

Fehlerstatus

off

off

off

VCSD

off

off

PU

D OUT

4-20 mA

Power

on

off

22,8

Fehlerstatus

check

Uth

VCSD

ResetorRestart

nach 1h bzw.

2 min

< Uth

Status

Selbstest

VCSD aus /

Fehlerstatus

cap

temp

-U

-I

-Batterie

off

PU

check

on

D OUT

?

AC

U

Bedienfehler

th

> U

> Uth

check

-Batterie

-U

on

Uth

on

VCSD

Fehlerstatus

Selbsttest

VCSD aus /

cap

max

dauer-Itemp

-T

-I

PU

D OUT

Status

gate

-V

Fehlerstatus

on

PS

betriebsbereit

Digital IN

Standby

off

4-20 mA

geschlossen

on

Überwachungsbetrieb

4,0

4-20 mA

< Uth

PS

on

Ableitbetrieb

4-20 mA

4-20

Digital IN

geschlossen

PS

?

AC

Digital IN

geschlossen

U

> Uth

Selbsttest

off

check

th

U

50 V

off

VCSD

Prinzipdarstellung Betriebsmodi

PS

off

Abschaltbetrieb manuell

VCSD aus /

Status

ext

U

PU

D OUT

4-20 mA

Fehlerstatus

on

off

4,0

Digital IN

geöffnet

AC

+

U

>50 V

24

Überwachung folgender Parameter

check

- off ...Keine Überwachung

nein

Fehler

ja

Kritischer

Überwachungs-Parameter ok, wenn..

DC

> 6,0 V

batt

Batterie Batteriespannung U

DV

< ± 7,0 V

cap

DC-Potential der Pipeline U

cap

U

eff

< 40 A

dauer

zul. Dauerstrom I

dauer

I

< 85°C

max

Ansteuerung Power Unit (PU) active

zul. Temperatur T

gate

max

V

T

VCSD am Pipeline

Eingang

- off hochohmig wird nicht beeinflusst

Wichtiger Hinweis:

VCSD

Unkritische Fehler kann das System selbsttätig zurücksetzen!

- on niederohmig wird beeinflusst

ext

U

Externe Spannungsversorgung 9 - 32 V

- on ...liegt am VCSD an.

Bedeutung der i-con‘s

PU

Halbleiterschalter der Power-Unit (PU)

- on ...eingeschaltet

4-20 mA

- off ...ausgeschaltet

Analoge Stromschnittstelle 4 - 20 mA

- off ...Schnittstelle aus, wegen fehlender Spannungsversorgung

- < 4 mA ...Drahtbruch oder externe Spannungsversorgung fehlt

- 4.0 mA ...ein, aber kein Ableitbetrieb

mA 4 8 12 16 20

A 0 10 20 30 40

- 4 - 20 mA ...Ableitbetrieb, Ableitstrom 0 - 40 A entspricht 4 - 20 mA

- 22.8 mA ...Abschaltbetrieb Fehler, Fehlerstatus liegt vor

PS

Bei kritischen Fehlern, Eingriff vor Ort notwendig! (siehe Pkt. 12)

Internes Netzteil, zur Versorgung aus dem AC- Pipeline-Potential

AC

U

> 1,5 V

AC

- off ...ausgeschaltet

- Standby ...bereit, wartet auf Eingangsspannung

- on ...in Betrieb, durch U

D OUT

(Digital OUT) Potentialfreier Kontakt zur Ausgabe einer Sammelstörung.

Die Ausgabe (Kontakt geschlossen) erfolgt nur bei Fehlerstatus

)

th

U

th

U

- off ...es findet keine Überwachung der Ansprechschwelle statt

- check ...die Ansprechschwelle wird überwacht

- 50 ...ausgesetzt, es wird eine Schwelle von 50 V überwacht, wenn

- ...geschlossen

- ...offen

Aktuelle Ansprechschwelle (

eine ext. Spannungsversorgung anliegt.

- on ...die Ansprechschwelle wurde übeschritten

25

-Beeinflussung wechselt das Gerät

AC

th

U

Begriffserläuterungen:

Standardbetrieb

Umfasst die Betriebsmodi

- betriebsbereit, Überwachungs- und Ableitbetrieb. Das Gerät ist betriebs -bzw. funktionsbereit.

26

Power

Durch Anlegen einer

durch eine vorhandene

AC

- externen Versorgungsspannung von 9 -32 VDCoder

von betriebsbereit in den Überwachungsbetrieb.

- ab einer Klemmenspannung > 1,5 V

) überschritten wird in den Ableitbetrieb geschaltet.

th

(U

Dieser wird erst wieder verlassen, wenn der Mindestableitstrom unterschritten ist.

Bedienfehler

Liegt vor, wenn:

- die Ansprechschwelle ohne Freigabe (Taste) geändert wurde. Es bleibt die zuletzt freigegebene Ansprechschwelle aktiv .

Schwellenspannung

Wird die aktuelle Ansprechschwellenspannung

oder

während Überwachungsbetrieb

während Ableitbetrieb

D OUT

4-20 mA

check

VCSD

bis eine Freigabe / Korrektur erfolgt.

>>>> Bleiben unverändert entsprechend der Betriebsart

- eine ungültige Ansprechschwelle freigegeben wird. Es wird automatisch 3 V (bei Unterschreitung) bzw. 50 V (bei Überschreitung) eingestellt.

PS PU

In beiden Fällen erfolgt eine Anzeige am Gerät,

Digital IN geschlossen

Durch Schließen des digitalen Eingangs wird das Gerät gezielt in den Abschaltbetrieb gebracht (auch bei betriebsbereit), bis der Kontakt wieder geöffnet wird.

Das Gerät wechselt dabei direkt in den aktuell benötigten Betriebsmode zurück.

Fehlerstatus

Die Parameter-Überwachung erkennt einen kritischen Fehler und bringt das Gerät automatisch in einen sicheren Zustand. Die Anzeige des Fehhlerzustands erfolgt im Detail

am Gerät (LED X X X) und allgemein über die 4-20 mA-Stromschnittstelle (22,8 mA). Bei unkritischen Fehlern erfolgt bis zu 3 mal nach jeweils 1h bzw. 2 min ein automatischer

Neustart. Nach erneutem Fehler wird ein kritischer Fehler generiert und das Gerät verbleibt im Abschschaltbetrieb Fehler.

Ein Bedienereingriff vor Ort, d.h. die Betätigung der Taste „Rücksetzen Fehlerstatus“ ist notwendig (siehe auch Pkt. 4.3.2, Seite 16)!

Ersatzteilliste / Zubehör

 Blockbatterie Typ. 9V Lithium-Manganese Dioxide (Li-Mn O

 Netzteil Typ. PSU DC24 30W

Art.-Nr. 910499

 Überspannungsschutz

- Digital IN: Typ. BXT BAS Art.-Nr. 920 300 und Typ. BXT ML4 B 180 Art.-Nr. 920 310

- Digital OUT: Typ. BXT BAS Art.-Nr. 920 300 und Typ. BXT ML4 B 180 Art.-Nr. 920 310

- Analog OUT: Typ. BXT BAS Art.-Nr. 920 300 und Typ. BXT ML4 BE 24 Art.-Nr. 920 324

) Battery

2

27

Überspannungsschutz DEHN + SÖHNE Hans-Dehn-Str. 1 Tel. [phone]
Blitzschutz/Erdung GmbH + Co.KG. Postfach 1640 www.dehn.de
Arbeitsschutz 92306 Neumarkt
DEHN schützt®. Germany

Surge protection

Instruction for use / installation instructions

Voltage-controlled smart decoupling device

VCSD 40 IP65

GB

Publication No. 1880/

Update 09.17 Mat-No. 3006917

www.dehn-international.com

© Copyright 2017 DEHN + SÖHNE

Contents

1. Safety notes..................................................................................3

2. Description ...................................................................................4

2.1 Application. ............................................................................................5

2.2 Functional description.............................................................................6

3. Installation and connection..........................................................7

3.1 Wall mounting ........................................................................................7

3.2

3.3

3.4

4.

4.1

4.1.1

4.1.2

4.1.3

4.1.4

4.2

4.3

4.3.1

4.3.2

Removal of the cover plate
Connection of the main lines
Connection / disconnection of the control lines

Commissioning

Procedure
Inserting the battery
External power supply
Removal of the “VCSD off” jumper
Setting the response threshold
LED indications
Failure mode
Fault states
Failure mode relay

...............................................................................................11

.............................................................................................15

..............................................................................11

................................................................................11

........................................................................................13

...........................................................................................15

...................................................................................16

.......................................................................8

....................................................................9

..............................................................................11

...........................................................11

.................................................................12

.........................................10

5. Self-test ........................................................................................17

5.1 Disconnection.........................................................................................17

5.2 Discharge ...............................................................................................17

5.3

6. VCSD off .......................................................................................18

7. Analog OUT...................................................................................19

8.

9. USB interface................................................................................20

10. Technical data...............................................................................21

11.

12.

13.

2

External power supply

External power supply

Derating for the long-duration discharge current
Diagnosis / fault analysis
Schematic diagram of the operating modes

..............................................................................17

...................................................................20

.........................22

...............................................................23

..................................24

IEC 60417-6182:
Installation,
electrotechnical expertise

1. Safety notes

The VCSD 40 IP65 voltage-controlled smart decoupling device

may only be installed by an electri­cally skilled person.
The national rules and safety regulations must be observed (in Germany, DIN VDE 0105-100, AfK recom­mendations No. 3, No. 5 and No. 11).
Prior to installation, the VCSD 40 IP65 smart decoupling device must be checked for signs of external
damage. If damage or any other defect is found, the VCSD 40 IP65 smart decoupling device must not
be installed.
The VCSD 40 IP65 smart decoupling device may only be used under the conditions shown and refer­red to in these instructions for use / installation instructions.
Loads above the values indicated can lead to the destruction of the VCSD 40 IP65 short-circuiting device

and the electrical equipment connected. Tampering with or modification of the VCSD 40 IP65 smart
decoupling device will void warranty.

In Germany, the DIN VDE 0105-100 application standard “Operation of electrical installations” must be
observed before starting any electrical installation work.

After disconnecting the pipeline and PE connection, the capacitors must be

discharged for at least 10 seconds by pressing the SVN 311 button!

Attention:

If no LED lights up on the device, an external voltage

(9 - 32 V d.c.) can be applied to check

whether the battery is run down to a low level!

Attention:

When installing and replacing the VCSD 40 IP65, it must be ensured that no currents

are present which may cause an electric arc.

Work on the VCSD 40 IP65 may only be performed in a de-energised state!

Before connecting or disconnecting the main lines, the device must

be set to the manual switch-off mode!

For this purpose, insert a “VCSD off” jumper into the digital input

(battery is still inserted)!

3

2. Description

The VCSD 40 IP65 voltage-controlled smart decoupling device is a short-circuit switch which is
controlled by transient, temporary and long-duration overvoltage (see Fig. 1). Such overvoltage of a
given duration or voltage level activates functional units of the short-circuit switch and short-circuits
the overvoltage for the duration of its presence (without negatively affecting the d.c. potential). Thus,
overvoltage is limited and its effects in the immediate vicinity of the VCSD 40 IP65 smart
decoupling device are reduced to a safe level.
Thanks to the coordinated interaction of the functional units of the VCSD 40 IP65 smart
decoupling device, the following overvoltage-related effects are detected:

 Prevention of undefined lightning-related puncture and flashover at insulating

clearances

Lightning overvoltage is limited and the associated lightning currents are discharged to local earth

(protection of material assets).

 Prevention of dangerous touch voltages at accessible locations

Dangerous touch voltages are limited below the maximum permissible touch voltage for the duration
of their presence (protection of persons according to the German AfK recommendation No. 3).

 Prevention of the destruction of components

Both transient (e.g. lightning-related) and periodic overvoltages are limited to a safe level for
components (protection of devices).

2000

1500

1250

1000

940

Voltage [V]

660

400

60
50

limit values according to DGMK

research report 609

1)

limit values
according to
AfK-3/GW22

AfK-3/GW22

2)

0

1 20 100 200 > 200

1)

DGMK: German Society for Petroleum and Coal Science and Technology

2)

AfK: DVGW/VDE work group for corrosion issues

Fig. 1 Voltage limit values

4

Time [ms]

2.1 Application

The VCSD 40 IP65 voltage-controlled smart decoupling device is used in widely distributed and

highly networked electric systems which are influenced by external voltages from various sources of

interference (e.g. high-voltage systems, traction power supply systems, low-voltage systems, lightning
activity) (see also Fig. 2 and Fig. 2.2, page 6).

Use in cathodic protection systems according to the German AfK recommendations No. 3, No. 5 and



No. 11 or in systems with similar requirements

Insulated pipeline sections



Open earthing of cable shields at accessible locations



Corrosion-free connection of buried metal systems (e.g. earth-termination systems) to a foundation



earth electrode

Connection of different isolated earth-termination systems (e.g. foundation earth electrode of a



building and isolated signal ground)

pipeline

transient
switch
TU

Fig. 2.1 Functional groups

control and

evaluation unit

CU

continuous
current carrying
witch PU

5

2.2 Functional description of the smart decoupling device

Transient and temporary / long-term overvoltages cannot be efficiently limited by a single component

in the time range concerned.
Components for limiting high-level transients resulting from lightning effects comprise powerful spark
gaps. Characteristic properties of spark gaps are their short response time (typically 100 ns) and their
high energy discharge capacity in case of impulses in the µs range (e.g. some 10 kA (10/350 µs)).
Long-duration discharge processes (long-term or temporary time range) cause thermal overload and
therefore a “relief circuit” has to “take over” the discharge process in this case, meaning that the

complete discharge current flowing through the spark gap has to commute to the “relief circuit” as

soon as the overvoltage exceeds the transient time range. This “relief circuit” (PU) of the VCSD 40
IP65 smart decoupling device consists of power semiconductors which are activated by a coordi-

nated evaluation unit at the transition from the transient to the temporary / long-term time range.
The evaluation unit (CU) evaluates different sensor signals, thus coordinating the interaction of the
individual functional units (see Fig. 2.2).

EXFS

1

TU

2

Fig. 2.2 Functional units

remote
signalling
contact

pipeline

H

digital.

I/O

CU

analog

PS

PU

PU: Power Unit
CU: Control Unit
PS: Power Supply
TU: Transient Unit

EXFS: Isolating spark gap for use in hazardous areas

6

3. Installation and connection

3.1 Wall mounting

The VCSD 40 IP65 voltage-controlled smart decoupling device can be wall-mounted using the
wall mounting brackets supplied (see Fig. 3.1).

Prior to installation, the four insulation plugs (not shown) must be removed from the rear panel of



the housing.

Then, the mounting brackets are inserted into the relevant boreholes and tightened (see Fig. 3.1).



When used outdoors, adequate arrangements (e.g. outdoor housing) must be made to protect the



VCSD housing from all weather conditions.

1

rear panel of the housing

1

2

3 Nm

x 4

3 Nm

x 4

150 kg
330 Ib

150 kg
330 Ib

2

rear panel of the housing

Fig. 3.1 Rear panel of the housing

7

3.2 Removal of the cover plate

For further installation and connection work, take off the cover plate and remove the battery from the
housing (see Fig. 3.2).

Insert the jumper at the “Digital IN” terminals to ensure safe connection / disconnection of the



main lines since this switches the VCSD off.

To remove the battery, take out the O-ring first and then tilt out the battery (see Fig. 4.1.1, page 11).



Untighten and remove the six fixing screws before removing the battery (see Fig. 3.2).



1

 Discharge the capacitors!

To discharge the capacitors, press the SVN 311 button for at least 10 seconds (see Fig. 3.2).

The cover plate may only be removed by an electrically skilled person!

battery compartment

cover plate

Achtung: Nach Abklemmen des Pipeline- und PE-

Anschlusses die Kondensatoren für mindestens 10

Sekunden durch Drücken des Tasters SVN 311 entladen!

Attention: After disconnecting the pipeline and PE cable,

discharge the capacitors for at least 10 seconds by pushing

the button SVN 311!

1

V Einstellung Schwellenspannung U
Adjust threshold voltage Uth

3 ...50V

Fehlerzustand (Binär Code: Aus = 0, Rot =1,

 s. Tabelle für Fehlerbeschreibung)

Failure Mode (binary Code: Off = 0, Red =1,

Batterie

Battery

9V

Fehlerzustände / Failure modes:

Binär Code Beschreibung/
Binary code Description

0 0 1 Dauerhafter Überstrom / Continuous overcurrent
0 1 0 Defekte Funkenstrecke / Faulty spark gap

0 1 1 Elektronikfehler / Electronic failure
1 0 0 Niedrige Batteriespannung / Low battery voltage
1 0 1 DC Spannungsfehler / DC Voltage vailure
1 1 0 Fehler Leistungselektronik / Faulty power electronics

Siehe Bedienungs- und Montageanleitung für eine detaillierte Beschreibung

See instruction manual for detailed description

1

1

 see table for failure modes)

Selbsttest / Self-test
VCSD aus / VCSD off
Status
Fehlerstatus / failure mode

Rücksetzen Fehlerstatus

Reset failure mode

Start Selbsttest

Start self-test

Freigabe Schwellenspannung

Release threshold voltage

VCSD 40 IP65
923 401

IED = 40 A

Achtung: Nach Abklemmen des Pipeline- und PE-

Anschlusses die Kondensatoren für mindestens 10

Sekunden durch Drücken des Tasters SVN 311 entladen!

Attention: After disconnecting the pipeline and PE cable,

discharge the capacitors for at least 10 seconds by pushing

the button SVN 311!

th

cable clips

Externe
Spannungsversorgung

External power supply

(9-32 V DC, 2W)

SVN 311 button

Digital IN

Analog OUT

(I

= 4 ...20 mA DC)

out

Digital OUT

1

USB 2.0

1

0,6 Nm

1

Fig. 3.2 Cover plate

8

3.3 Connection of the main lines

The two main lines (pipeline and PE) are entered via the two M25 cable glands (outer cable

a

diameter: 11 - 17 mm). The two connecting lines must be connected as follows:

The “Digital IN” jumper must be inserted to connect and disconnect the main lines



(see also 6. VCSD off, page 18).

 Pipeline

The connecting line from the pipeline is connected at connection point “1” (see Fig. 3.3).

Connection of the earth electrode



The connecting line from the earth electrode is connected at connection point “2 ( )” (see Fig. 3.3).

The lines are connected at the relevant M10 pin using a M10 hexagon nut. To this end, a tubular
cable lug connection is recommended!

2

-Cross-sectional area: min. 35 mm

Earthing of the housing / protection potential



Connection is made via the M8 threaded pin . The connecting line must have a minimum cross­ sectional area of 16 mm

2

Cu. A cable lug connection of 16 mm

Cu ... max. 50 mm2 Cu

d

2

is recommended (see Fig. 3.3).

Observe the specified tightening torques!

connection point

“1“

17 Nm

15±0,5 Nm

pipeline

d

a

connection point

c

17 Nm

e

a

b

“2“

b

Cable gland

a

-M25- ø 11 ... 17 mm,
5 +/- 1 Nm

Cable gland

b

-M20- ø 6 ... 12 mm,
5 +/- 0.5 Nm

c

Transient unit
Earthing of the housing

d

M8 threaded pin

e

SVN311 discharge button

Fig. 3.3 Connection of the lines

Fig. 3.3 Connectionof the lines

9

 Accessories

The two M20 cable glands (outer cable diameter: 6 - 12 mm) are loosely supplied with the

b

housing. They are intended for inserting two signal lines (see Fig. 3.3, page 9).

Note:
If required, the signal lines can also be led into the housing subsequently (via M20 cable glands).

In this case, the cover plate does not have to be removed. The signal lines can be directly fixed on the

cover plate using the cable clips (see Fig. 3.2, page 8).

3.4 Connection / disconnection of the control lines

The control lines Digital IN, Analog OUT, Digital OUT, external power supply are connected or
disconected by pressing in the terminal release (see Fig. 3.4).

Connection

size 00

1.

press

Fig. 3.4 Connection or disconnection

2.

Disconnection

size 00

1.

press

2.

10

4. Commissioning

battery

1.

4.1 Procedure

2.

After connecting the main lines.

4.1.1 Inserting the battery
Before commissioning the device, insert the 9V

block battery (Part No. 911 009) into the battery

compartment. Re-attach the O-ring to fix the

3.

battery (see Fig. 4.1.1).

The correct polarity should be observed!

4.1.2 External power supply

If required, the device must be operated via the
external power supply (see 8., page 20).

4.1.3 Removal of the jumper at the input
The VCSD is delivered in the “VCSD off” mode.

When removing the jumper from the “Digital IN”
input, this operating mode is ended and the device
is operational. After that, an external control line
can be connected to the terminals (see Fig. 4.1.3).

3.

+ Batterie -

Battery

9V

Selbsttest/Self-test

VCSD aus / VCSD off

Fig. 4.1.1 Battery compartment

jumper

Digital IN

Fig. 4.1.3
Removal of the jumper

external
connecting
e.g.
control room

11

4.1.4 Setting the response threshold

During commissioning, the a.c. response threshold

must be set as r.m.s. value according to the

application-specific requirements (see Fig. 4.1.4a

and 4.1.4b).

To this end, the device must be in the monitoring
or discharge mode. If required, the device must be
operated via the external power supply.

Pre-setting

A response threshold of 50 V is pre-set.

Observe the following procedure:

1

3

V

rms

Einstellung Schwellenspannung U
Adjust thresold voltage Uth
3 ...50 V

th

Fig. 4.1.4a Response threshold

1. Press the “Release threshold voltage” button and
keep it pressed.

2. Set the required threshold voltage via the rotary
coding switch.

3. Release the “Release threshold voltage” button.

4. The new threshold value is set.

Values from 3 to 50 V are permitted.
If these values are undercut / exceeded, 3 V / 50 V

is automatically set. The status LED flashes as

follows:

Status i.e. impermissible threshold in the moni -
toring mode (alternating yellow and
green)

Status i.e. impermissible threshold in the
discharge mode (alternating yellow and
red)

Fehlerstatus / failure mode

Rücksetzen Fehlerstatus

Reset failure mode

Start Selbsttest

Start self-test

button

Freigabe Schwellenspannung

Release threshold voltage

Fig. 4.1.4b Release
„threshold voltage“

button

An operating error is present (see also Fig. 4.2d, page 13).

If the threshold voltage is changed without pressing the “Release threshold voltage” button, the “Imper-

missible threshold” LED also flashes.

In this case, the last correctly set threshold remains active and the 4…20 mA output is not affected by this
operating error. Press the Release button to set the “new value” or the “old value” must be set again and

confirmed by pressing the Release button.

12

4.2 LED indications

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

No LED lights up or flashes.




The device is operational.

No interference.

Status

Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2a “Status“ LED indication

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status

Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2b “Status“ LED indication

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

 “VCSD off” or failure mode and battery run
down to a low level (see 1., page 3).

Status



 Interference or external supply voltage is present,
but the set response threshold is not exceeded,
monitoring mode is active.

Status



Interference is present, response threshold is
exceeded, discharge mode is active.

Status LED flashes green.

Status LED flashes red.

Status
Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2c “Status“ LED indication

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status

or

Fig. 4.2d “Status“ LED indication

Fehlerstatus / failure

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status
Fehlerstatus / failure

Status



yellow. An operating error is present!

 Invalid value is set, response threshold is too high

or low

 The changed value of the response threshold has

not been confirmed

green / yellow in the monitoring mode
red / yellow in the discharge mode

VCSD



 Switch-off mode, manual off, the fixed

threshold of 50 V is only monitored if the device is
operated via the external power supply (see also

6., page 18).

Status LED flashes green / yellow or red /

“VCSD off” LED lights up red.

Fig. 4.2e “Status“ LED indication

13

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off
Status

Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2f “Self-test“ LED indication

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status
Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2g “Self-test“ LED indication

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Self-test, LED flashes yellow (alternating with



status LED)



Self-test is running; external voltage is applied.



 Self-test OK Device is OK!



Self-test is interrupted, pipeline potential is still

present, disconnect the device first.

“Self-test” button was pressed!

Self-test LED lights up green for 5 seconds.

Self-test LED lights up yellow for 5 seconds.

Status
Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2h “Self-test“ LED indication

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off
Status

Fehlerstatus / failure

Fig. 4.2i “Self-test“ LED indication

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Status
Fehlerstatus / failure

Self-test LED lights up red for 5 seconds.



 Self-test not OK  Device is faulty!

Automatically changes to the failure mode. The re-
levant fault state is displayed (see Table 1, page

23).

Failure mode LEDs light up red



 External fail-safe relay (of the customer) can be

activated by the switching output of the Digital
OUT.
 Fault in switch-off mode, the threshold voltage
is not monitored.

Fig. 4.2j “Fail-safe“ LED indication

14

On-site intervention required!

4.3 Failure mode

4.3.1 Fault states

Possible fault states are binary coded (dual system 0/1) and displayed or assigned accordingly via the three
failure mode LEDs.

- Red flashing LED 

stands for binary code 1

- Non-flashing LED  stands for binary code 0
(see Fig. 4.3.1).

The failure mode LEDs are arranged vertically in the housing respectively on the cover. Binary evaluation is
performed by means of the place holders on the right side of the LEDs (see Fig. 4.3.1).

Example:

The top LED does not light up  stands for binary code 0
The centre LED does not light up  stands for binary code 0
The lower LED lights up red  stands for binary code 1

This leads to a binary code of 0 0 1.
According to the binary code table, the fault state ”Permanent overcurrent” is present (see Fig. 4.3.1).

Diagnosis / fault analysis

A more exact analysis of the relevant fault states and possible corrective actions can be found in Table 1
“Diagnosis / Fault analysis” on page 23.

Note

The failure mode LEDs are only supplied by the 9 V block battery or the external power supply!
There fore, they should be regularly checked or maintained! This means that it has to
be checked whether the contact of Digital OUT is open if no LED lights up to exclude that
the battery is completely discharged! (contact closed => Device is in the failure mode and the
battery is empty if no LED lights up!)

Fehlerzustand (Binärcode: Aus = 0, Rot =1,

 s. Tabelle für Fehlerbeschreibung)

Failure Mode (binary Code: Off = 0, Red =1,

 see table for failure modes)

3 x LED

3 x LED

Fehlerzus

 s. Tab

Failure M

 see ta

Fehlerzustände / Failu

Binär Code Besch
Binary code Descri

Fehlerzustände / Failure modes:

Binär Code Beschreibung/
Binary code Description

0 0 1 Dauerhafter Überstrom / Continuous overcurrent
0 1 0 Defekte Funkenstrecke / Faulty spark gap
0 1 1 Elektronikfehler / Electronic failure
1 0 0 Niedrige Batteriespannung / Low battery voltage
1 0 1 DC Spannungsfehler / DC Voltage failure
1 1 0 Fehler Leistungselektronik / Faulty power electronics

0 0 1 Dauerh

Functional example

Fig. 4.3.1 Fault states

15

4.3.2 Failure mode relay

- If a fault occurs, the failure mode is automatically activated. This means that the device has a

high impedance and the threshold value is no longer monitored.

- An external failure mode relay (e.g. switch contactor) can be connected on a higher level to

ensure personal protection (see Fig. 4.3.2c).

- After analysing (see Table 1, page 23) and eliminating the fault, if any, the failure mode can be

reset by pressing the “Reset failure mode” button (see Fig. 4.3.2b).

- The device returns to normal operation and the external failure mode relay is deactivated.

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off

Digital IN

Analog OUT

(I

= 4 ...20 mA DC)

out

Digital OUT

button

max. 2.5 mm²

Fig. 4.3.2a

External failure mode relay, connection diagram

An external failure mode relay is activated as soon
as the failure mode is present.

Status
Fehlerstatus

Rücksetzen Fehlerstatus

Reset failure mode

Start Selbsttest

Start self-test

Freigabe Schwellenspannung

Release threshold voltage

Fig. 4.3.2b

16

Digital OUT

Fig. 4.3.2c Failure mode relay

pipeline

external failure
mode relay

5. Self-test

A self-test can only be performed after removing or disconnecting the two main lines (pipeline and
PE) and discharging the capacitors. Proceed as follows:

5.1 Disconnection (see also 3.2, page 8 and 3.3, page 9)
After removing the cover plate as described in 3.2 on page 8, unscrew the two M10 hexagon nuts
from connection point “1” and “2”. Then, remove the two lines from the relevant M10 pin
(see Fig. 3.3, page 9).

5.2 Discharge
To discharge the capacitors, press the SVN 311 button for at least 10 seconds (see Fig. 5.2).

5.3 External power supply

- Apply the external supply voltage (9 - 32 V, d.c.)

- Remove the “VCSD off” jumper at Digital IN (the status LED flashes green).

- Press the “Start self-test” button to start the self-test (see Fig. 5.3b).

- During the self-test, the self-test LED flashes yellow alternating with the green status LED.

Scope of the self-test:

a) Testing the power electronics for short-circuits
b) Testing the control voltage (testing the electronics)

- After the self-test, the status of the device is displayed for 5 seconds (green, yellow or red)

(see 4.2g/h/i, page 14).

923 401

IED = 40 A

SVN 311button

Press for at least 10 sec.

Achtung: Nach Abklemmen des Pipeline- und PE-

Anschlusses die Kondensatoren für mindestens 10

Sekunden durch Drücken des Tasters SVN 311 entladen!

Attention: After disconnecting the pipeline and PE cable,

discharge the capacitors for at least 10 seconds by pushing

Fig. 5.2 Discharge

the button SVN 311!

Externe
Spannungsversorgung

External power supply

(9-32 V DC, 2W)

+ (-)

- (+)

Fig. 5.3a Connection 9- 32 V

Fehlerstatus / failure mode

Rücksetzen Fehlerstatus

Reset failure mode

button

Start Selbsttest

Start self-test

Freigabe Schwellenspannung

Release threshold voltage

Fig. 5.3b Starting the self-test

17

6. VCSD off

During a DCVG/ACVG survey, cathodic protection specialists must perform comprehensive measure­ ments to detect defects on pipelines. To this end, the VCSD should have a high impedance to

ensure that the pipeline capacitances are not negatively affected by the VCSD, thus influencing the

measurement.
Manual off is activated by the digital input “Digital IN”.

Digital IN input:

 Ensures “ switch-off mode“ of the device via remote access to prevent possible interference, for

example during a DCVG/ACVG survey carried out by cathodic protection specialists, or to ensure
safe connection and disconnection (“VCSD off” jumper) (see Fig. 6c).

 Not galvanically isolated and therefore a floating make contact (see Fig. 6a) must be used for

activation (switching data: 9 V, 1 mA, max. 100 Ω).

 Contact closed  VCSD off

- Without external power supply: manual off

- With external power supply: manual off and monitoring of a fixed threshold of 50 V

 Contact open  Standard operation

 It can be activated in all standard operating modes (operational, monitoring and discharge mode).

This is displayed on site via the LED (see Fig. 6b).

The 4…20 mA output is fixed at 4.0 mA if the device is externally supplied (see flow chart “opera-

ting modes”, page 24).

 During manual off, a fixed response threshold of 50 V is only monitored if the device is operated

via the external power supply!

Digital IN

external
e.g. control
room

cross-sectional area: max 2.5mm

2

Fig. 6a External relay contact

Fig. 6b Manual off

18

Selbsttest / Self-test

VCSD aus / VCSD off
Status

Fehlerstatus / failure m

jumper

Digital IN

Fig. 6c “VCSD off“ jumper

7. Analog OUT (monitoring the discharge current)

4-20 mA current output (see also Fig. 7 and diagram 7):

 Required to operate the external power supply.

Permissible range: 9…32 V d.c. / 150…50 mA

 Galvanically isolated

 The 4…20 mA d.c. output signal corresponds to an actual discharge current of 0…40 A

rms

, that

is 0.4 mA / 1 A.

 An alarm value of 22.8 mA is transmitted for remotely signalling a failure mode at the device

which requires on-site operator intervention.

 < 4mA Wire breakage or no external power supply

 4.0 mA Monitoring or switch-off mode VCSD

 4 – 20 mA Discharge mode with a discharge current of 0…40 A

 22.8 mA Fault indication, on-site intervention required!

[mA

]

d.c.

22,822.8

20

16

12

8

max. 2.5 mm²

4

0

Diagram 7

Digital IN

Analog OUT

= 4 ...20 mA DC)

(I

out

Digital OUT

Fig. 7

10

20

30

[A

40

A

rms

]

19

8. External power supply (9…32 V d.c.)

(see also Fig. 8)

 Continuous and undisturbed supply of the device

Permissible range: 9-32 V d.c. / 150…50 mA

 Galvanically isolated

 Required for performing a self-test

 Does not replace the battery

 Also supplies the 4…20 mA output

max. 2.5 mm²

Externe
Spannungsversorgung/
External power supply

(9 ... 32 V DC, 2W)

Fig. 8

Fig. 8

+ (-)

- (+)

9. USB interface (only accessible to manufacturer)

 In the form of a USN 2.0 type B socket

 Galvanically isolated

e.g. power supply unit

+

of type PSU DC24 30W
Part No. 910 499

20

Equipment and batteries should not be disposed of in the normal household waste.
For more Information please refer to our website:

www.dehn-international.com

10. Technical data

Type

Typ VCSD 40 IP65

Part No.
Transient discharge current (10/350 µs)
Transient discharge current (8/20 µs)
Temporary discharge current (16.7 Hz, 50 Hz, 60 Hz)
Temporary discharge current (16.7 Hz, 50 Hz, 60 Hz)
Temporary discharge current (16.7 Hz, 50 Hz, 60 Hz)

1,1 kA

500 A

40 A

Long-term discharge current transient (up to 1 ms)
Transient limiting voltage (a.c.
Temporary limiting voltage (a.c.
Temporary limiting voltage(a.c.
Long-term limiting voltage (a.c.
Frequency range (a.c.)

) (1 ... 20 ms)

rms

) (20 ... 100 ms)

rms

) (100 ... 200 ms)

rms

) (> 200 ms)

rms

≤ 940V (1 kV acc. to AfK 3)
≤ 660V (1 kV acc. to AfK 3)
≤ 400V (1 kV acc. to AfK 3)

max. 50 V (adjustable from 3 ... 50 V)

16.7 Hz, 50 Hz, 60 Hz

Max. d.c.voltage in discharge mode
Max. leakage current in non-discharge mode at T
Power supply (internal)

= 20°

amb

external voltage; 9 V battery integrated

Current consumption (internal, typically at an earth resistance of 1 Ω)

< 2A (U

< 0.5A (U

Power supply (external, optional)

9 ... 32 V d.c., min. 0,5 A

Operating temperature range (TU)
Terminals 1, 2

M10 screw terminals, cross-sectional area of 35…50 mm

PE teminal
Housing material

coated sheet steel, RAL 7035, transparent door with safety glass

Degree of protection
Digital output / type of contact
Switching capacity (a.c.)
Switching capacity (d.c.)

max. 230 V / max. 0.6 A

max. 220 V / max. 2 A / max. 60 W

Digital input / type of contact
Contact data
Cross-sectional area of the signal lines
Dimensions

max. 9 V / 1 mA / 100 Ohm
max. 2.5 mm

400 x 300 x 150 mm

Weight
PU

VCSD 40 IP65

923 401

100 kA

100 kA

(up to 200 ms) *1)

rms

(up to 1s)

rms

(permanently) *2)

rms

≤ 1,25kV

±7Vd.c.

max. 500 µA

< 1A (U

-40 °C ... +80 °C

M8 (external)

make contact

make contact

< 5 V)

a.c.

. 5 - 6 V)

a.c

a.c.

IP 65

2

solid / flexible

12.1kg
1pc.

> 6 V)

2

*1) Derating depends on long-term discharge current and the ambient temperature
*2) Derating depends on the ambient temperature

21

11. Derating for a long-term discharge current

in °C

amb

T

Derating for the long-term discharge current as a function

of the ambient temperature in the steel housing

22

rms

in A

stat

I

12. Diagnosis / Fault analysis

Binary code

0 0 1

*1)

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

*2)

Description

Permissible long-term
discharge current
exceeded

Temperature monitoring
activated

Faulty spark gap

Electronic failure

Low battery voltage

Voltage failure

Cause

I

see 11, page 22

stat

Thermal overload of
the device

Spark gap is overloaded

Electronic failure
Control electronics is faulty

Battery is empty

Capacitor voltage is exceeded
by +/- 7 V d.c.

Actions to be taken

Press the Reset button, if this fault occurs
again, compare the technical requirements
with the
performance data of the VCSD (observe the
derating depending on the ambient tempera­ture!), please contact our service hotline at
[phone]

Replace the protection module (Part No. 961

010) and press the Reset button

Press the Reset button, if this fault occurs again,
please contact our service hotline at
[phone]

Replace the battery (Part No. 767 715) and
press the Reset button

d.c. potential at the pipeline is too high, if
required, check cathodic protection setting
and press the Reset button

Please contact our service hotline at
[phone]

1 1 0

Tabelle 1

Table 1

Faulty power
electronics

Self-test failed: Faulty power
electronics (indication after
pressing the self-test button;
as long as the external supply
voltage is connected, the
failure mode “1 1 0” lights
up in combination with the
self-test LED (red), after
disconnecting the external
supply voltage
the self-test LED goes out
and only the failure mode
“1 1 0” lights up).

*1) and *2)

Temporary occurrence of these failure modes is considered uncritical and therefore the device is capable of
automatically resetting these failure modes up to three times!
The device is automatically restarted after:

- *1) one hour

- *2) two minutes

Only if the same fault occurs four times in a row and an automatic restart was not successful (i.e. restart with
a fault that is still present or present again),

the device is finally switched off. This can only be reset by pressing the Reset button.

23

off

check

Selbsttest

VCSD aus /

Status

Fehlerstatus

standard operation

off

check

Uth

check

on

VCSD

th

U

VCSD

PS

fault in switch-off mode

Selbsttest

VCSD aus /

Status

Fehlerstatus

off

PU

off

D OUT

off

off

off

PU

D OUT

4-20 mA

Power

on

off

22,8

failure mode

check

Uth

VCSD

resetorrestart

Selbstest

VCSD aus /

cap

-U

-battery

check

on

after 1h or

Status

Fehlerstatus

temp

-I

off

PU

D OUT

2 min

AC

U

< Uth

?

> Uth

maloperation

th

> U

check

-battery

-U

on

Uth

on

VCSD

failure mode

Selbsttest

VCSD aus /

Status

cap

max

cont-Itemp

-T

-I

PU

D OUT

-V

Fehlerstatus

gate

on

Flow chart of the operating modes

PS

operational

Digital IN

Standby

closed

off

4-20 mA

Digital IN

closed

Selbsttest

VCSD aus /

off

check

th

U

50 V

off

VCSD

PS

off

manual switch-off mode

monitoring mode

Fehlerstatus

Status

ext

+

on

U

off

PU

D OUT

4,0

4-20 mA

PS

on

Digital IN

open

AC

U

>50 V

4,0

4-20 mA

< Uth

PS

on

discharge mode

4-20

4-20 mA

Digital IN

closed

?

AC

U

> Uth

24

Monitoring of the following parameters

check

Critical

- off ...no monitoring

No

fault

Yes

Monitoring parameters ok, if..

d.c.

> 6.0 V

batt

Battery Battery voltage U

d.c.

< ± 7.0 V

cap

d.c.. potential of the pipeline U

cap

U

< 40 A

Permissible continuous current I
I

rms

< 85°C

max

cont

Activation of the power unit (PU) active

Permissible temperature T

gate

max

cont

V

T

Not influenced

ext

VCSD at Pipeline

Important note:

VCSD

The system is capable of automatically resetting uncritical faults!

- on Low impedance Influenced

the input

- off High impedance

U

External power supply 9 - 32 V

- on ...connected to the VCSD.

Meaning of the icons

PU

Semi-conductor switch of the power unit (PU)

- on ...switched on

4-20 mA

- off ...switched off

mA 4 8 12 16 20

A 0 10 20 30 40

…interface off due to missing power supply

Analogue current interface 4 - 20 mA

- off

- < 4 mA …wire breakage or missing external power supply

- 4.0 mA ...on, but no discharge mode

- 4 - 20 mA …discharge mode, discharge current of 0 - 40 A corresponds to 4 - 20 mA

)

th

> 1.5 V

AC

(Digital OUT) floating contact for centralised fault indication

- 22.8 mA …fault in switch-off mode, failure mode present

PS

Internal power supply unit for supply from the a.c. pipeline potential

- off ...switched off

On-site intervention is required in case of critical faults! (see 12.)

- Standby ...operational, waiting for input voltage UAC- on ...in operation due to U

D OUT

. . .open

Actual response threshold (U

th

U

Signal (contact closed) only in case of failure mode

- …closed

-

-off …response threshold is not monitored

-check …response threshold is monitored

-50 …stopped, a threshold of 50 V is monitored if the device is operated via

the external power supply

-on . . .response threshold was exceeded

25

d.c.

th

U

is exceeded.

)

th

(U

Terms and definitions:

- operational, monitoring mode and discharge mode. The device is operational.

Includes the operating modes

Standard operation

26

d.c.

9 -32 V

ue to an a.c. interference in case of a terminal voltage > 1.5 V

when applying an external supply voltage

Operating error

This mode remains active until the minimum discharge current is undercut.

The discharge mode is activated if the actual response threshold voltage

Threshold voltage

- d

or

-

The device changes from operational to the monitoring mode

Power

or

- The response threshold was changed without pressing the Release button. The last released response threshold remains active.

Present if:

in monitoring mode

appears on the device:

In both cases, the following indication

- An invalid response threshold is released. 3 V (if the value is undercut) or 50 V (if the value is exceeded) are automatically set.

in discharge mode

OUT

D

4-20 mA

check

VCSD

PS PU

>>> unchanged according to the operating mode

Digital IN closed

If the digital input is closed, the device is put into the switch-off mode (also if it is operational) until the contact is opened again.

The device directly changes back to the currently required operating mode.

Failure mode

Monitoring the parameters allows to detect a critical fault and to automatically switch the device to a safe state. The failure mode is displayed on the device

(LED X X X) and generally via the 4-20 mA current interface (22.8 mA).In case of uncritical faults, the device is automatically restarted up to three times after

one hour or 2 minutes.Only if the same fault occurs more than three times in a row, a critical fault is generated and the device remains in fault in switch-off

mode.

On-site operator intervention, namely pressing the “Reset failure mode” button, is required (see also 4.3.2, page 16)!

Spare part list / accessories

 Block battery 9V lithium-manganese dioxide (Li-Mn O

 Power supply unit PSU DC24 30W
Part No. 910 499

 Surge protective devices

- Digital IN: BXT BAS Part No. 920 300 and BXT ML4 B 180 Part No. 920 310

- Digital OUT: BXT BAS Part No. 920 300 and BXT ML4 B 180 Part No. 920 310

- Analog OUT: BXT BAS Part No. 920 300 and BXT ML4 BE 24 Part No. 920 324

) battery

2

27

Surge Protection DEHN + SÖHNE Hans-Dehn-Str. 1 Tel. [phone]
Lightning Protection GmbH + Co.KG. Postfach 1640 www.dehn-international.com

Safety Equipment 92306 Neumarkt

DEHN protects. Germany