本发明公开了一种海上风电主变压器的冷却系统，包括主变压器、事故油箱、事故油管及冷却水箱。主变压器设有水冷系统与用于收集事故排油的集油坑。事故油箱漂浮于海面上、且位于所述主变压器的下方。事故油管的进油端与集油坑的出油端相应设置，事故油管的出油端与事故油箱的进油端相应设置，事故油管用于将所述集油坑内的事故排油导向所述事故油箱内。冷却水箱与所述事故油箱相连、且冷却水箱位于所述事故油箱下方，冷却水箱设有回水管、出水管及设置在出水管或回水管上的泵体。回水管连通至所述水冷系统的出水端，出水管连通至所述水冷系统的进水端。本发明能节省海上升压站平台上的占用空间，能取代风冷降低主变压器温度的方式，且冷却效果好与节省能源。