sys.path воздействует только на одну выполняющуюся программу (процесс), и оно временно — когда программа заканчивает работу, изменение утрачивается. Настройка PYTHONPATH существует в среде операционной системы — она подхватывается глобально всеми вашими программами на компьютере и потому эта настройка остается после завершения программ.