¿En serio?
Probando el mismo código si funciona:
Código PHP:
Ver original<?php
$regex='#<img[^<>]*?src="/(?!img/validas)[^<>]*?>#i';
$html = <<<HTML
<img alt="" src="/no-permitida/nombre_img.jpg">
<img id="" alt="" src="/img/validas/nombre_img.jpg" alt="x">
HTML;