Даже при трёхфазных трансформаторах, которые в этом деле сильно лучше однофазных, сильно напряжение на шинах 10 прыгает и перекашивается. Да и высоковато напряжение получается.    Население жалуется. Потому у нас питание сети 10 сделано от отдельного трансформатора 110/10. Когда он в ремонте - один из железнодорожных трансформаторов включают только на шины 10.

Наверное потому, что трансформаторы однофазные. При трёхфазных несимметрия не так велика, хотя РНФ на ТН-10 подрабатывало. Но это было давно, когда по этой линии только электрички бегали, грузовые под тепловозами ходили. Как грузовые на электротягу перешли, пошли жалобы и перестали нагрузки 10 питать от тяговых трансформаторов. Это на одной ПС, самой старой. На остальных - не знаю. Они чисто ЖД, наши сети от них не питаются и что там внутри творится - неведомо.

Тут много не выдумаешь. Изначально видимо расчеты по выбору оборудования были так сделаны.
Мощность трансформаторов увеличивать надо, чтобы перекосы не чувствовались.
В наших краях, при питании таких объектов, раньше бывали случаи пуска ДФЗ, на линиях 220 кВ, которые были шунтами линии 110 кВ,  питающей тяговую нагрузку, когда эшелоны с небольшим временным интервалом шли один за другим и когда один поезд, еще не доходил до границы следующей зоны, а за ним уже шёл второй поезд.
Там даже была история интересная, что железнодорожники вроде как мощность своих трансформаторов увеличили, но сами  питающие линии 110 кВ, были ограничением по мощности. Железнодорожники построили вторую цепь 110 кВ, более мощную, причем свыше 50 км в полном объеме, кроме одного последнего пролета, который заходил на ПС, которая стала принадлежать ФСК, а когда начинали строить ФСК еще не было. Из-за бюрократии так в работу эту цепь и не ввели.

бытовуху можно без особых проблем, а вот что-то серьёзное нельзя ...
у меня был диплом в этом году, практически аналогичная ситуация, но не много сложнее т.к. на НН питался порт погрузки угля с большим числом двигателей, самый прикол, что ночью бытовая нагрузка снижается, а порт работает круглосуточно и несимметрия выделяется более явно....
Моделировали прохождение гружёного состава, АС/ДС с разным приводом ...
содержание гармоник выше допустимого, несимметрия  существенно выше нормы, у двигателей соотношения токов могли быть типа 0,8;1;1,3 ...
дело в том, что сложно это всё моделировать, мало разработок ....  модели разрабатывали сами...
хотели ещё разработать мероприятия (так формально поставили фильтр  - как слону дробина), но не успели... уже в следующем году другой дипломник...

Ветка тупиковая и отходит от транзита, ПС/Т не проходная, на которых так называемые, пакеты составов,  как бы равномерно нагружают фазы.
Как на моделировали, так и получили! просто от РЖД и от портовиков мало чего толком удалось добиться, поэтому исходные данные в основном были как получилось - набрали нагрузку по суммарной из проекта ОТР... вариаций было много - мощность локомотива брали от 3,5 до 6,5, больше не стали ... хотя можно было и 6,5х2, старались оптимально подобрать режимы ...

Посмотрел ещё раз схему, она существенно отличается от нашей, которая типа типовая... а для обсуждаемой для начала нужно просто нарисовать векторки с вариантами загрузки по фазам... как понял это одна ПС/Т, а веток  сколько, 3 или 1, т.е. сколько составов одновременно или по одному будет  проходить проходить через станцию
Например, когда проектировал исполнение команд ОН от АПНУ на транзите Волочаевка-Косомольс-Ванино пришлось переворошить весь транзит и нарисовать векторки для каждой ПС/Т

А по поводу своего проекта, в следующий раз смоделируем ещё рекуперацию при торможении, будет ещё та плесень лесть в сеть... это вообще задачка сложная сама по себе, но эффект очевидно будет показательным.
Поэтому, при рассмотрении не симметрии, нужно так же учитывать ещё и этот фактор... - то фаза потребляла, а в режиме торможения стала генерировать... как на такую смену режимов отреагирует двигательная нагрузка
А вообще к таким вещам нужно относится спокойно, ибо, десятилетиями работало и ни чего, вроде все спали спокойно, а тут видите ли узнали и хана ... просто трагедь, катастрофа ...

На электровозах переменного тока нет же рекуперации, а на постоянке нет обратимых преобразователей на подстанциях, просто выпрямители. Или прогресс уже дошел до невиданных чудес?

Описанная вами схема сильно походит на подстанцию Мыс А... Но и эта подстанция работает параллельно с остальной сетью и будет подпитывать перевальный участок П - Н, особенно в те моменты, когда на самой портовой ветви поездов нет или они едут медленно и малую мощность потребляют. Хотя с другой стороны это должно способствовать выравниванию нагрузки рассматриваемой подстанции.

А эти частотники тоже от тяговой подстанции питание получают? Ибо обычно на сеть 110 кВ такие короткие возмущения в тяговой сети 25 кВ не очень сильно влияют. Разве что сеть 110 кВ не очень мощная (мощность трехфазного КЗ менее 400 - 500 МВА).
Так-то приходилось видеть кривые напряжения (к сожалению, только действующее значение), на станции где меняются локомотивные бригады. Регулярные апериодические провалы на 15 - 25 %. Но на той станции тяговой подстанции нет, эквивалент сети 25 кВ довольно большой получается. Впрочем, иногда и смены бригад не надо. На разных железных дорогах есть разные инструкции по проследованию разделов фаз у подстанций (т.н. "нейтральных вставок"). Если там нет требования отключения высоковольтных выключателей на электровозах, то в момент заезда токоприёмника под напряжение тоже довольно большой бросок тока намагничивания получается, более 1000 А при "тройных" электровозах. Если же выключатели отключают, то он меньше из-за неодновременности их включения.

На Транссибе восточнее Мариинска и Междуреченска 98 % всех электровозов с рекуперацией сейчас. Не на всех, конечно, она может быть исправна :[ . Ещё на какой-то части могут не использовать по другим причинам. На на большинстве используют. А схема там самая простая, с ведомым сетью инвертором и большими углами запаса. Поэтому и гармоник ещё больше производит, и коэффициент мощности устремляет к нулю. Ибо на перевальных участках груженые поезда на спуск в рекуперации идут, а навстречу им легкие в горку. Активная мощность идёт от тяжелых поездов к лёгким миную подстанцию. А вот реактивную они все вместе потребляют из сети.

Гуглите 2,3, 4ЭС5К. Только 3ЭС5К выпущено около полутора тысяч. Причём с самого начала было предложение хоть какое-то ступенчатое ФКУ поставить. А воз и ныне там. Теперь вот предлагают вместо обычных тиристоров IGBT ставить. Любой электровоз, да и вообще любая нагрузка, с однофазным двухполупериодным выпрямителем или инвертором будет гнать в сеть гармоники что при выпрямлении, что при инвертировании. Просто из-за того, что период коммутации (перехода тока с одной ветви на другую) равносилен короткому замыканию с провалом напряжения. А после завершения перехода напряжение резко восстанавливается, что вызывает ещё и резонансные явления в сети.

Китайцы у вас там вообще веселые. Механическая часть от Альстома, а электрическая - от Бомбардье. Но в рекуперацию они могут очень хорошо, и гармоник должны гораздо меньше выдавать в сеть (и те обычно от 11-й и выше). Там на входе после трансформатора стоит импульсный выпрямитель с широтно-импульсной модуляцией (4QS).

Поднятие и опускание пантографа производится только при отключенном ГВ (главном выключателе) элетроподвижного состава, который отключает цепь питания первичной обмотки трансформатора. Иначе: минимум  - расплавленная медь от контактного провода в месте контакта, максимум - дуга, пережог контактного или КЗ через дугу на фазу С корпуса электровоза. Провалы, скачки напряжения возможны  в момент включения/отключения ГВ от токов намагничивания трансформатора, если не исправны фильтра L, L-C на электровозе. ЧРП на водозаборе не должны отваливаться от таких бяк. Эти частотники вообще нужно ставить на самозапуск на несколько секунд по полному исчезновению напряжения: отстраиваться от АПВ в контактной сети. И по другим защитам грубить.