本公开提供了一种多级段前置式汽轮机系统及其运行方法，包括进汽热端，用于提供高参数蒸汽；多级段前置式汽轮机，用于将高参数蒸汽转换为低参数蒸汽；排汽冷端和低压冷端，分别适用于接收不同状态下输出的低参数蒸汽；多级段前置式汽轮机包括N个透平级段，进汽热端通过管路连通每个透平级段的进汽口，每个透平级段的出汽口通过管路连通排汽冷端，第i透平级段的出汽口通过管路连通低压冷端，第i透平级段的出汽口依次通过管路连通第i+1透平级段的进汽口，且管路上均设有阀门；阀门适用于切换每个透平级段、进汽热端、低压冷端和排汽冷端之间的连接关系，使蒸汽流量与电厂汽轮机主机所需的进汽压力相匹配，以提升电厂在变负荷时的整体运行效率。