Возможен ли пробой в диэлектрике с нулевой проводимостью?

Возможен. И типичный пример такого пробоя - это вакуумный пробой.

Нулевая проводимость может быть в единственном случае - при полном отсутствии носителей заряда. Что и реализуется в некотором приближении в высоком вакууме - свободные ионы и электроны мгновенно удаляются из межэлектродного промежутка, а вероятность образования новых ионов чрезвычайно мала и образуются они крайне редко. Термическая эмиссия электронов из электродов подавлена их глубоким охлаждением при высокой работе выхода, и при достаточно маленькой площади электродов появление в межэлектродном пространстве термоэлектронов становится редким явлением.

Однако при приложении достаточно высокого напряжения напряженность поля у электродов становится достаточной, чтобы вырвать электрон или ион из поверхности электрода. Заряженные частицы ускоряются в поле до высоких энергий и бомбардируют электроды, вызывая образование вторичных электронов и ионов, которые в свою очередь сами ускоряются и порождают вторичные частицы, количество которых лавинообразно нарастает. Плотность тока на электродах растет и становится достаточной для их разогрева, что приводит к тому, что начинает вносить свой вклад термоэлектронная эмиссия. В итоге электроды плавятся и испаряются, и вакуумный пробой переходит в обычную дугу в парах электродов.