本实用新型公开了一种水轮发电机组顶盖取水板式换热循环冷却系统，包括一回路和二回路，一回路用于输送取自水轮机顶盖的冷却水，与二回路通过换热组件相连。二回路包括冷却组件，冷却组件的输出端穿过换热组件与膨胀罐的输入端相连，膨胀罐的输出端与过滤组件的输入端相连，过滤组件的输出端与循环动力组件的输入端相连，循环动力组件的输出端与单向输送组件相连，单向输送组件的输出端与冷却组件的输入端相连。本冷却系统解决了水轮发电机组冷却器和板式换热器的堵塞问题，还提高了设备的利用率，进而提高了发电量。本冷却系统采用板式换热器，换热效率高，体积小，易布置，具有良好的可维护性，可降低设备投资和运行维护成本。