Vraalsen hadde permisjon fra Utenriksdepartementet som direktør for samfunnskontakt i Saga Petroleum 1991–1992. Deretter var han FNs generalsekretærs personlige utsending til Sør-Afrika i 1992 og Norges ambassadør i London 1994–1996, Washington, D.C. 1996–2001 og Helsingfors 2001–2003. Han hadde også oppdraget som FNs spesialutsending for Sudan 1998–2004 og var en viktig megler i Darfur-konflikten.