本发明公开了一种换流站内冷却水系统水质净化的方法及装置，包括以下步骤：将换流站内冷却水系统中的内冷水通过脱气膜去除溶解游离氧气和二氧化碳，将所得内冷水通过纳滤膜，所得淡水返至冷却水系统中，所得浓水通过离子交换器去除剩余离子态杂质再返至冷却水系统中。装置中内冷水水箱与脱气膜装置连通，脱气膜装置与纳滤膜装置连通，纳滤膜装置设有淡水出口和浓水出口，淡水出口与内冷水水箱连通，浓水出口与离子交换器连通。本发明的方法及装置可同时去除内冷水中溶解游离氧气和二氧化碳气体、固态腐蚀产物、离子态杂质等各种杂质，保障内冷水水质佳，减缓内冷却系统腐蚀，并具备可靠性高、运维少和经济性佳等优点。