在高比例新能源和大容量直流输电工程大量投运的背景下，电力系统过电压问题日渐凸显，不仅制约直流输电能力，而且可能引发新能源大规模脱网。在新能源占比较高时，与交流设备相比，新能源的工频过电压耐受能力更低，本文针对直流故障引发的送端新能源机端过电压问题进行机理分析。首先建立了直流闭锁和直流多次换相失败后闭锁故障状态下新能源及传统同步机经特高压直流外送系统的等效电路分析模型，基于矢量关系，解析推导了直流故障下的暂时工频过电压最大值。然后，分析了直流输电功率水平、新能源并网功率、新能源低电压穿越控制参数、同步机至直流换流站电气距离以及新能源至直流换流站电气距离等因素对新能源机端电压最大值的影响。最后，通过PSD-BPA仿真软件在小算例系统和我国西北等值电网中验证了理论分析的有效性。