Um DPS pode funcionar sem aterramento? 7 fatos críticos sobre aterramento

Um DPS pode funcionar sem aterramento? A resposta tecnicamente correta é: às vezes, um modo de proteção específico ainda pode operar sem um caminho PE direto, mas isso não significa que o sistema completo de proteção contra surtos esteja corretamente protegido sem aterramento ou equipotencialização.

Um dispositivo de proteção contra surtos não simplesmente “envia todo surto para o solo”. Ele limita a tensão entre condutores definidos ao tornar-se condutivo quando a tensão em um modo de proteção ultrapassa sua região de operação. Dependendo do projeto do DPS, esses modos de proteção podem incluir fase-neutro (L–N), fase-terra de proteção (L–PE), neutro-terra de proteção (N–PE) ou CC+/CC− para PE.

É por isso que a questão é mais complexa do que “aterrado ou não aterrado”. As verdadeiras questões de engenharia são:

• Quais condutores estão sendo protegidos?
• Quais modos de proteção existem dentro do DPS?
• Qual sistema de aterramento é utilizado: TN, TT, IT ou um arranjo fotovoltaico em CC?
• O condutor de proteção (PE) está presente e corretamente conectado?
• Qual é o comprimento dos condutores de conexão do DPS?
• O fabricante do DPS aprova o arranjo da fiação?

Se o problema que você está tentando resolver não é o aterramento, mas a diferença entre um surto transitório e um problema de tensão de longa duração, leia primeiro um DPS protege contra sobretensão. O aterramento não pode transformar um DPS em um regulador de tensão ou em um relé de sobretensão geral.

Resposta rápida: Um DPS pode funcionar sem aterramento?

Um DPS pode funcionar sem aterramento? Uma resposta melhor é: depende do que se entende por “aterramento” e de qual modo de proteção do DPS está sendo discutido.

A regra mais importante é:

Não decida se um DPS “precisa de aterramento” olhando apenas para o número de módulos. Identifique o esquema de aterramento do sistema e os modos de proteção reais do DPS.

Esta é a mesma razão pela qual um DPS fotovoltaico 2P ou 3P não deve ser selecionado apenas pela aparência. O nosso Guia de DPS CC 2P vs 3P explica por que a contagem de módulos, condutores protegidos, conexão PE e caminhos de proteção interna são conceitos diferentes.

1. O que significa “terra” em uma instalação de DPS?

Antes de responder “um DPS pode funcionar sem terra?”, precisamos primeiro definir o que “terra” realmente significa em uma instalação elétrica.

Em conversas cotidianas, “terra” pode se referir a várias coisas diferentes:

Terra de Proteção (PE)

PE é o condutor de proteção utilizado para conectar partes condutoras expostas ao sistema de equipotencialidade da instalação elétrica. Muitos DPS (Dispositivos de Proteção contra Surtos) incluem modos de proteção referenciados ao PE.

Terminal Principal de Aterramento ou Barramento de PE

Este é o ponto de equipotencialidade dentro da instalação ou do quadro de distribuição onde os condutores de proteção são conectados de acordo com o projeto do sistema.

Eletrodo de Aterramento

Um eletrodo de aterramento fornece uma conexão condutiva entre a instalação elétrica e a terra. Ele faz parte do sistema de aterramento, mas não deve ser confundido com a conexão PE curta entre um DPS e a barra de PE local.

Ligação equipotencial

A equipotencialização reduz diferenças de potencial perigosas entre partes condutivas e utilidades. Durante um evento de surto, controlar as diferenças de potencial é frequentemente mais importante do que imaginar a corrente de surto seguindo um caminho simples “descendo por um fio terra”.”

Relação Neutro-Terra

A relação entre neutro e terra depende do sistema de aterramento. Os sistemas TN, TT e IT não utilizam o mesmo arranjo de neutro/PE, o que é uma das razões pelas quais não se deve assumir que a mesma topologia de DPS seja adequada para todos os locais.

A orientação prática da ABB sobre DPS distingue os sistemas de aterramento TT, TN-C, TN-S e IT de acordo com a forma como o neutro da alimentação e os aterramentos dos equipamentos estão relacionados. Portanto, a seleção do DPS deve ser coordenada com o sistema elétrico real, em vez de baseada em uma regra universal de “fio terra”.

2. Como um DPS utiliza efetivamente o PE durante um surto?

Um DPS de potência típico é conectado em paralelo com o circuito, em vez de transportar a corrente de carga normal em série. Em condições normais, seus elementos de proteção contra surtos permanecem em um estado de alta impedância. Quando a tensão através de um modo de proteção aumenta suficientemente, o DPS torna-se condutivo e limita a tensão desviando a corrente de surto através desse caminho de proteção.

Se você deseja a explicação em nível de circuito primeiro, veja por que um DPS é conectado em paralelo em vez de em série.

A expressão “desviar a corrente de surto para o terra” é útil como uma explicação simplificada, mas também pode criar um mal-entendido. Nem todo surto é tratado por um condutor que vai diretamente para uma haste de aterramento.

Considere três modos de proteção comuns:

Esta é a chave para entender a questão.

Um elemento de proteção L–N ainda pode limitar a tensão diferencial entre fase e neutro, mesmo que esse elemento específico não esteja conectado diretamente ao PE. No entanto, se a instalação também necessitar de proteção contra sobretensão de modo comum em relação ao PE, um caminho L–N isolado não substitui os modos de proteção relacionados ao PE e o sistema de equipotencialização necessários.

3. Um DPS pode funcionar sem PE?

Um DPS pode funcionar sem terra ou PE? Se o DPS possuir apenas um modo de proteção entre condutores ativos, esse modo ainda poderá responder a uma diferença de potencial entre esses condutores. Contudo, um modo de proteção dependente de PE não pode operar conforme projetado se a sua conexão ao PE estiver ausente.

Isso significa que duas afirmações podem ser verdadeiras ao mesmo tempo:

• Um DPS nem sempre necessita de PE para cada elemento de proteção interno individual.
• Um arranjo completo de proteção contra surtos em sistemas de potência depende frequentemente do PE e da equipotencialização para caminhos de surto importantes.

Portanto, nunca remova, ignore ou improvise a conexão PE simplesmente porque um DPS ainda mostra um indicador de status verde.

A janela de status normalmente informa a condição de um mecanismo interno monitorado. Ela não prova que o condutor PE externo existe, que o sistema de equipotencialização está correto ou que o comprimento da conexão é aceitável.

E se o fio PE estiver desconectado?

Se um DPS for projetado com caminhos de proteção L–PE, N–PE, DC+–PE ou DC−–PE e a conexão PE se tornar aberta, esses modos deixam de ter a conexão externa pretendida.

As possíveis consequências incluem:

• perda do caminho de surto em modo comum pretendido;
• maior tensão transitória aparecendo entre o equipamento e o PE;
• coordenação incorreta com a proteção a jusante;
• uma impressão enganosa de que o DPS está em bom estado porque o indicador permanece normal;
• risco aumentado se outras funções de aterramento de proteção também estiverem comprometidas.

Um condutor de proteção ausente não é um atalho para a resolução de problemas de um DPS. A instalação deve ser inspecionada e corrigida por uma pessoa qualificada, de acordo com as instruções do equipamento e as normas elétricas aplicáveis.

4. Um DPS pode funcionar sem aterramento em sistemas TN, TT e IT?

A resposta para “um DPS pode funcionar sem aterramento?” muda porque a arquitetura de aterramento muda nos sistemas TN, TT e IT.

TN-S e a parte TN-S de sistemas TN-C-S

Em um arranjo TN-S, o neutro e o PE são condutores separados na instalação. O DPS deve ser selecionado e conectado para a configuração de sistema e modos de proteção relevantes.

Em sistemas TN-C-S, o condutor PEN a montante é dividido em N e PE separados num ponto definido. Um DPS instalado na parte TN-S deve ser adequado para essa parte do sistema. O esquema de ligação exato deve seguir as instruções do produto e os requisitos locais.

Não crie uma ligação neutro-terra adicional junto ao DPS como um “melhor aterramento” improvisado. A equipotencialização entre neutro e PE é uma questão de projeto do sistema, não uma modificação de campo para melhorar o desempenho do DPS.

TT Systems

In a TT system, the installation’s exposed conductive parts are connected to a local earth electrode while the supply neutral has its own source earthing arrangement.

This affects SPD topology, protection modes, temporary overvoltage behavior, and coordination with protective devices. Depending on the design, manufacturers often provide specific TT-compatible SPD arrangements rather than treating a TN model as universally interchangeable.

The correct question is therefore not “Does TT have a ground rod?” but:

Is this SPD and its connection arrangement specifically suitable for the TT system at this installation point?

IT Systems

In an IT system, the supply may be isolated from earth or connected to earth through an impedance, while exposed conductive parts remain earthed according to the installation design.

This creates different voltage conditions, especially during a first insulation fault. An SPD used in an IT system must therefore be explicitly suitable for that system and for the possible continuous and temporary voltages it can experience.

Do not choose an SPD for an IT system solely because its Uc value appears high enough.

For AC SPDs, IEC 61643-11:2025 specifies performance and safety requirements for SPDs connected to AC low-voltage power systems. System selection and installation still require coordination with the actual network and installation rules. See the IEC 61643-11:2025 publication page.

5. What About a Floating Solar PV DC System?

In solar PV systems, the question “can an SPD work without ground?” becomes even more complicated because the DC circuit may be intentionally floating.

Many PV DC circuits operate with neither DC+ nor DC− intentionally bonded directly to earth during normal operation. This is often described as a floating or unearthed DC array.

But that does não mean the whole PV installation has no protective earth, bonding or surge path to PE.

A PV SPD may provide coordinated protection between:

• DC+ and DC−;
• DC+ and PE;
• DC− and PE.

Some PV SPDs use a Y-type internal circuit specifically intended for photovoltaic applications. The correct arrangement depends on the inverter topology, PV earthing arrangement, maximum PV voltage, insulation-monitoring concept and the manufacturer’s approved circuit.

This is why a floating PV system can still use a PE-connected SPD arrangement.

IEC 61643-31 applies to SPDs intended for the DC side of photovoltaic installations up to 1500 V DC and covers their performance characteristics, safety requirements, test methods and ratings. See the IEC 61643-31 publication page.

Before selecting a PV SPD, also verify Ucpv, In, Imax, Up and Iscpv. Our Guia de especificações de DPS CC explains what these markings mean and why the largest kA number is not enough.

Does a 2P or 3P PV SPD Tell You the Grounding Method?

Não.

A 2P or 3P description does not automatically tell you:

• which conductor is connected to PE;
• whether the internal circuit is a Y configuration;
• whether the product is intended for a floating or grounded PV system;
• which surge modes are protected.

For the same reason, AC module count can also be misleading. If you are comparing neutral/PE arrangements, see our Comparação de DPS 3+1 vs 4+0.

6. Why a Long Ground or PE Lead Can Reduce SPD Protection

An SPD can be correctly selected and correctly connected to PE, yet still provide poorer installed protection because the connection conductors are too long.

The reason is conductor inductance.

During a fast-rising surge current, additional voltage develops across the SPD connecting conductors:

ΔU = L × di/dt

Onde:

• ΔU = additional voltage developed across the conductor;
• L = conductor inductance;
• di/dt = rate of change of surge current.

This means the equipment does not necessarily see only the SPD’s datasheet voltage protection level Up. The installed voltage can also include voltage developed across the connection path.

Schneider Electric’s Electrical Installation Guide recommends keeping the total SPD connection length to the network and earth terminal block at no more than approximately 50 cm in the illustrated arrangement and explains the added inductive voltage created by longer conductors. See its SPD connection guidance.

The current consolidated IEC installation standard is IEC 60364-5-53:2019 + Amendment 1:2020 + Amendment 2:2024, which includes Clause 534 for surge protective devices. See the IEC 60364-5-53 consolidated publication page.

If you want a deeper explanation of why conductor length matters during a surge, read our guide on SPD distance from the inverter and connection lead length.

So when asking whether an SPD can work without ground, the quality and length of the PE connection are just as important as whether a protective-earth conductor is physically present.

Short Does Not Mean “Run a Separate Wire to a Random Ground Rod”

Trying to reduce lead length by bypassing the approved panel bonding arrangement and connecting an SPD to a separate, isolated earth electrode can create a different problem: the installation may no longer be equipotentially bonded as required.

The correct objective is not “find the nearest piece of earth.”

É:

Connect the SPD to the manufacturer-specified PE/bonding point using the shortest practical, low-impedance path permitted by the system design.

7. What Happens If an SPD Has Poor Grounding or Bonding?

Poor grounding is not one single failure mode. The effect depends on what is actually wrong.

Does Better Earth Resistance Automatically Mean Better SPD Performance?

Not by itself.

This is another important distinction.

A low measured earth-electrode resistance can be useful for the earthing system, but SPD performance during a fast transient also depends heavily on:

• conductor inductance;
• connection length;
• loop area;
• bonding arrangement;
• protection mode;
• surge waveform;
• SPD Up;
• equipment impulse withstand voltage.

Therefore, a long conductor to an excellent earth electrode can still develop significant transient voltage during a steep surge current.

For surge protection, think in terms of impedance and equipotential bonding, not only DC or low-frequency resistance.

Can an SPD Work Without Ground If It Is Connected L–N Only?

Can an SPD work without ground when it only protects L–N? It may limit the voltage between L and N if that is an approved protection mode of the device.

However, three cautions are essential.

1. L–N Protection Is Not the Same as L–PE Protection

If a surge raises both L and N relative to PE, an L–N element may see relatively little differential voltage even though the equipment is experiencing a large common-mode voltage relative to earth.

2. Equipment Interfaces May Reference PE

Electronic equipment can have chassis connections, signal cables, communication ports, antennas, shields or other conductive interfaces that create additional surge paths.

3. The Complete SPD Assembly Must Be Used as Designed

Do not intentionally leave a PE terminal disconnected on an SPD that is designed to use it. The correct wiring diagram is part of the product’s protection concept.

SPD Grounding vs Backup Fuse: They Solve Different Problems

A backup fuse or circuit breaker does not replace grounding.

Likewise, grounding does not replace backup overcurrent protection where the SPD manufacturer requires it.

If you are selecting upstream protection, see our practical guide: does an SPD need a backup fuse or circuit breaker?

How to Check SPD Grounding Before Installation

Use the following sequence as a design and inspection checklist. It is not a substitute for local electrical rules or the manufacturer’s instructions.

Step 1 — Identify the Electrical System

Confirm whether the circuit is:

• single-phase AC;
• three-phase AC;
• TN-S / TN-C / TN-C-S;
• TT;
• IT;
• solar PV DC;
• another DC system.

Step 2 — Identify the SPD Protection Modes

Read the internal circuit or wiring diagram, not only the product front label.

Look for protection paths such as L–N, L–PE, N–PE, L1/L2/L3 relationships, DC+–PE and DC−–PE.

Step 3 — Confirm the PE / Bonding Point

Connect only to the approved PE or bonding terminal shown by the manufacturer and installation design.

Step 4 — Keep Connections Short and Direct

Avoid unnecessary conductor loops, coils and wide separation between surge-current paths.

Step 5 — Check SPD Voltage Ratings

For AC, confirm Uc and the applicable system voltage. For PV, confirm Ucpv against the maximum possible PV voltage, including cold-weather Voc where relevant.

Step 6 — Check Up and Equipment Coordination

Remember that installed protection depends on both the SPD’s Up and the voltage contribution of the connecting conductors.

Step 7 — Check Backup Protection

Verify the manufacturer’s maximum backup fuse / circuit-breaker requirements and the prospective short-circuit conditions.

Step 8 — Inspect the Complete Protection Architecture

If an inverter already contains an SPD, do not assume external surge protection is unnecessary. Cable distance, system architecture and the location of the built-in SPD still matter. See our guide on solar inverter built-in SPD and external SPD requirements.

SPD Grounding Checklist for Buyers and Installers

Before deciding whether an SPD can work without ground in a real installation, check the complete protection system rather than judging the SPD alone.

For photovoltaic projects, KUANGYA provides Dispositivos de proteção contra surtos de corrente contínua for different PV voltage classes and installation requirements. Final model selection should always be based on the actual PV voltage, earthing arrangement, protection mode, SPD type and system fault conditions.

Perguntas frequentes

Um DPS pode funcionar sem aterramento?

Sometimes an individual protection mode such as L–N can operate without a direct PE connection. However, that does not mean the complete surge-protection system can ignore PE, earthing or equipotential bonding. Any SPD mode designed to operate between a live conductor and PE requires the intended PE connection.

Does every SPD need a PE wire?

When people ask “can an SPD work without ground?”, the answer depends on the SPD circuit rather than on one universal rule. Some devices or protection modes operate only between active conductors, while many power SPDs include PE-related protection modes. Follow the manufacturer’s circuit diagram and select the SPD for the actual TN, TT, IT or DC/PV system.

Will an SPD still work if the ground wire is too long?

The SPD may still operate, but a long connection can add inductive voltage during a fast-rising surge current. This can increase the voltage that appears at the protected equipment. Short, direct connections are therefore an important part of SPD installation.

Can I connect an SPD directly to a separate ground rod?

Do not improvise an isolated grounding path simply to make the SPD conductor shorter. The SPD should be connected to the approved PE/bonding point in accordance with the system design, manufacturer instructions and applicable electrical rules.

Does a lower earth resistance always improve SPD protection?

Not by itself. Surge performance also depends on high-frequency impedance, connection length, conductor routing, loop area, bonding and the SPD’s protection characteristics. A low earth-electrode resistance does not compensate for poor SPD wiring.

Can a floating PV system use an SPD?

Yes. A PV DC system may have neither polarity intentionally grounded during normal operation while still using a properly designed SPD arrangement with protection paths to PE. Use a PV SPD approved for that topology and voltage.

Does a green SPD indicator prove the grounding is correct?

No. A status indicator normally reports the condition of the SPD’s internal monitoring or disconnection mechanism. It does not verify external PE continuity, bonding, conductor length or correct earthing-system selection.

Can an SPD replace grounding?

No. An SPD and the installation’s protective-earthing/bonding system perform different functions. A surge protective device should be considered part of a coordinated electrical protection system, not a replacement for protective earthing.

Can grounding protect equipment without an SPD?

Grounding and bonding are fundamental parts of electrical safety and lightning/surge protection, but they do not perform the same voltage-limiting function as an SPD at equipment terminals. A complete design may require both, depending on the installation.

Which standard applies to SPD grounding and installation?

There is no single standard that answers every installation question. IEC 61643-11 covers AC low-voltage SPD product requirements, IEC 61643-31 covers PV DC SPD product requirements, and IEC 60364-5-53 includes installation requirements for low-voltage electrical installations, including Clause 534 for SPDs. Project-specific lightning-protection and national wiring requirements may also apply.

Conclusion: Can an SPD Work Without Ground?

Um DPS pode funcionar sem aterramento? The answer cannot be reduced to a simple yes or no.

An SPD limits voltage across specific protection modes. A mode between active conductors, such as L–N, may operate without directly using PE. But any protection mode that depends on L–PE, N–PE, DC+–PE or DC−–PE requires the designed PE/bonding path.

More importantly, surge protection is a system function.

A correctly selected SPD can still perform poorly if:

• the earthing-system topology is wrong;
• PE is missing or loose;
• the connection conductors are too long;
• bonding is incomplete;
• the SPD protection modes do not match the circuit;
• Uc or Ucpv is incorrect;
• backup protection is not coordinated.

For that reason, do not ask only:

“Does this SPD have a ground terminal?”

Ask instead:

“What voltage differences must be limited, what protection modes does this SPD provide, and how is the complete system bonded and earthed?”

That question leads to a much safer and more technically correct SPD selection.

Sources Reviewed

• IEC 61643-11:2025 — AC low-voltage surge protective devices
• IEC 61643-31:2018 — SPDs for photovoltaic installations
• IEC 60364-5-53:2019 + A1:2020 + A2:2024 — Selection and erection of electrical equipment
• Schneider Electric Electrical Installation Guide — Connection of Surge Protection Device

Technical note: This article is intended for product selection and engineering education. Actual SPD installation must follow the device manufacturer’s wiring instructions, the applicable electrical installation standard, and local code requirements.