Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis dan menghitung setting optimal relay diferensial pada transformator daya 60 MVA di Gardu Induk Purbalingga 150 kV guna memastikan sistem proteksi bekerja dengan selektif, andal, dan sesuai standar PLN. Data penelitian meliputi parameter teknis transformator, Current Transformer (CT) pada sisi 150 kV dan sisi 20 kV, serta relay Siemens SIPROTEC 7UT6121 yang memiliki arus setting 0,3 A, Slope 1 sebesar 25%, dan Slope 2 sebesar 50%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari perhitungan matematis, diperoleh arus setting (Iset) sebesar 0,2598 A, Slope 1 sebesar 31,323%, dan Slope 2 sebesar 62,646%. Perbedaan dengan nilai aktual di lapangan masih berada dalam batas toleransi yang ditetapkan oleh standar PLN. Sementara itu, hasil simulasi menggunakan Software ETAP 19.0.1 menunjukkan bahwa relay diferensial mampu merespons gangguan internal dengan cepat, dengan waktu kerja relay sekitar 20 milidetik dan perintah trip pada Circuit Breaker (CB) terjadi pada 40 milidetik. Secara keseluruhan, hasil perhitungan dan simulasi membuktikan bahwa sistem proteksi relay diferensial pada transformator 60 MVA bekerja efektif, selektif, dan sesuai dengan karakteristik operasional transformator di Gardu Induk Purbalingga 150 kV.