W 1928 egzarcha Ukrainy Konstantyn mianował go locum tenens eparchii winnickiej. Biskup Warłaam zamieszkał początkowo w żeńskim monasterze Trójcy Świętej w Brajłowie. Skupił wokół siebie 40 parafii uznających zwierzchność zastępcy locum tenens Patriarchatu Moskiewskiego metropolity Sergiusza. W 1931 został aresztowany pod zarzutem agitacji antyradzieckiej, uznany za winnego sprzeciwiania się kolektywizacji rolnictwa oraz nakłaniania do opuszczania kołchozów i skazany na trzy lata zesłania do obwodu karagandyjskiego. Karę odbywał w Karagandzie lub, według innego źródła, w Bułajewie.
Po zakończeniu kary został skierowany do eparchii swierdłowskiej jako jej wikariusz, z tytułem biskupa złatoustowskiego, jednak pozostał tam tylko od kwietnia do sierpnia 1934. Od sierpnia 1934 do stycznia 1935 był biskupem sarapulskim, wikariuszem eparchii wiackiej. Następnie przez cztery miesiące był wikariuszem eparchii permskiej z tytułem biskupa osińskiego, locum tenens eparchii permskiej. W tym samym roku osobiście spotkał się w Moskwie z metropolitą Sergiuszem i zgodził się podjął pracę duszpasterską w Joszkar-Ole. Od maja 1935 do stycznia 1937 był wikariuszem eparchii niżnonowogrodzkiej z tytułem biskupa marijskiego.